貧瘦煤Na2CO3溶液催化熱解特性研究

王翠蘭 金永傳 趙 澤 趙 歌 臧志飛 梁 杰

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，10083 北京)

0 引 言

煤炭地下氣化是將煤炭在地下煤層中進(jìn)行有控制的燃燒，通過(guò)煤的化學(xué)作用和熱作用產(chǎn)生H2，CO和CH4等可燃?xì)怏w的過(guò)程，是集建井、采煤、轉(zhuǎn)化工藝為一體的新一代化學(xué)采煤技術(shù)[1-4]，該過(guò)程一般被分為煤熱解和煤焦氣化兩個(gè)階段。煤炭熱解是在隔絕空氣的情況下煤炭受熱，發(fā)生化學(xué)變化和物理變化后失重的過(guò)程，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為該過(guò)程機(jī)理的本質(zhì)是自由基機(jī)理[5]。煤炭熱解主要有兩個(gè)變化階段，首先是大分子結(jié)構(gòu)(芳香類(lèi)化合物和脂肪烴碳鏈)破壞解聚成自由基，這些自由基以新的狀態(tài)進(jìn)行排列并進(jìn)行反應(yīng)縮聚，最終形成揮發(fā)分。貧瘦煤煤化程度高，熱解活性低，在熱解過(guò)程中，添加催化劑可以降低熱解反應(yīng)的活化能，減少能量消耗，增加煤熱解中有效氣體組分[6]。

梁新星等[7-8]研究了煤炭地下催化氣化工藝，采用10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)Ca(OH)2和10% Ca(OH)2+4%Na2CO3的水溶液隨氣化劑噴入地下氣化模型實(shí)驗(yàn)爐，結(jié)果表明，煤氣中的H2和CO稍有增加，但隨氣化劑帶入的催化劑與煤層接觸面較小，催化效果不明顯。羅明等[9]實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)K2CO3，Na2CO3，Ca(NO3)2，KCl和K2SO4這五種金屬催化劑都可以有效降低煤熱解溫度，提高熱解速率，且這五種催化劑的作用強(qiáng)度依次降低。吳潔等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在熱解過(guò)程中堿金屬能使煤的結(jié)構(gòu)更為緊密，阻止煤內(nèi)部自身的一些大分子逸出，強(qiáng)化了半焦生成的過(guò)程，在此過(guò)程中堿金屬催化劑可以促進(jìn)含氧官能團(tuán)分解，增加烷烴產(chǎn)率。已報(bào)道的文獻(xiàn)多采用堿金屬鉀鹽和堿土金屬鈣鹽作為煤熱解的催化劑，但對(duì)鈉鹽催化劑的報(bào)道相對(duì)較鮮見(jiàn)。

因在地下催化氣化過(guò)程中催化劑無(wú)法回收，必須采用活性適中、價(jià)格低廉、對(duì)地下環(huán)境無(wú)太大影響的催化劑，一般采用堿金屬作為催化劑，因固態(tài)催化劑無(wú)法進(jìn)入煤層，地下氣化只能選擇液態(tài)催化劑，又因氣化劑噴入法的催化效果不明顯，故本實(shí)驗(yàn)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Na2CO3溶液作為催化劑，采用高壓壓入法使煤塊充分負(fù)載催化劑。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 煤樣

本實(shí)驗(yàn)煤樣采用陜西王斜礦生產(chǎn)的貧瘦煤。提前選取規(guī)則規(guī)整、煤質(zhì)均勻的煤塊，用切割機(jī)和直尺切割成尺寸為1 cm正方體的實(shí)驗(yàn)煤樣，擦干凈煤塊表面上的粉末后進(jìn)行煤質(zhì)分析(見(jiàn)表1和表2)。

表1 煤樣的元素分析和工業(yè)分析(%*)Table 1 Proximate and ultimate analyses of samples(%*)

表2 煤樣的煤灰分析(%*)Table 2 Coal ash analysis of samples(%*)

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備主要采用負(fù)載催化劑的高壓反應(yīng)釜和實(shí)驗(yàn)室自己研發(fā)的用于測(cè)量煤樣最終失重率的熱重分析儀。高壓反應(yīng)釜由釜體、釜蓋、安全裝置和壓力表等部件組成。高壓反應(yīng)釜裝置如圖1所示。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

1.3.1 常規(guī)熱解實(shí)驗(yàn)

常規(guī)熱解實(shí)驗(yàn)在常壓和不同熱解氣氛(CO2和N2)下進(jìn)行，將煤樣裝進(jìn)熱重分析儀(見(jiàn)圖2)后，首先在不加熱時(shí)通入氣化劑一段時(shí)間將熱解爐原有空氣排出，并檢查裝置連接是否嚴(yán)密。打開(kāi)程序升溫控制儀，調(diào)節(jié)電流為10 mA，使熱重分析儀溫度逐步升高至800 ℃，恒溫1 h。熱解實(shí)驗(yàn)時(shí)，收集反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，并將煤樣在N2和CO2兩種氣氛下熱解時(shí)產(chǎn)生的熱解氣體通過(guò)SWG200-1型煙氣分析儀(德國(guó)，MRU公司)測(cè)定氣體組分。

1.3.2 催化熱解實(shí)驗(yàn)

催化劑為8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Na2CO3溶液，通過(guò)浸漬法把催化劑負(fù)載到已制備好的尺寸為1 cm正方體的貧瘦煤煤塊當(dāng)中。具體的操作步驟為：將一定質(zhì)量的無(wú)水Na2CO3溶解于對(duì)應(yīng)質(zhì)量的超純水當(dāng)中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Na2CO3溶液，將配制好的Na2CO3溶液和尺寸為1 cm的正方體煤塊放置在燒杯中，使溶液將煤塊完全浸沒(méi)，再放入高壓反應(yīng)釜中，將高壓反應(yīng)釜密封。然后向高壓反應(yīng)釜通入N2，并分別加壓至1.0 MPa，1.5 MPa，2.0 MPa和2.5 MPa，達(dá)到需要壓力后使釜內(nèi)壓力保持24 h，使得煤塊充分負(fù)載催化劑。將經(jīng)過(guò)負(fù)載處理的煤塊分別記為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ，并把煤樣放置在干燥箱內(nèi)干燥24 h。24 h后將煤塊取出，通過(guò)稱(chēng)重得到負(fù)載過(guò)催化劑的煤塊質(zhì)量，進(jìn)而分別計(jì)算出催化劑的負(fù)載量，各種煤塊負(fù)載催化劑質(zhì)量如表3所示。

表3 煤樣負(fù)載催化劑的質(zhì)量Table 3 Catalyst quality loaded by coal samples

催化劑負(fù)載操作結(jié)束后，分別將負(fù)載過(guò)催化劑的煤塊Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ放入熱重分析儀中，通入N2作為載氣，設(shè)置加熱終溫為800 ℃，在常壓下進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，煤塊內(nèi)部升溫速率控制曲線如圖3所示，并用熱電偶記錄相關(guān)溫度數(shù)據(jù)。熱解系統(tǒng)可以得到貧瘦煤的內(nèi)外溫度變化情況以及TG-DTG曲線，通過(guò)對(duì)其分析得到煤的催化熱解特性。催化熱解時(shí)產(chǎn)生的熱解氣體由氣袋收集后通過(guò)煙氣分析儀測(cè)定，得到熱解氣體的組分隨溫度的變化趨勢(shì)。

圖3 在終溫800 ℃ N2氣氛下煤樣的升溫曲線Fig.3 Heating curve of samples in N2 atmosphere at final temperature 800 ℃

2 結(jié)果與討論

2.1 原煤的常規(guī)熱解反應(yīng)

2.1.1 原煤的常規(guī)熱解失重曲線

常壓下，實(shí)驗(yàn)終溫為800 ℃，分別以N2和CO2作為氣化劑進(jìn)行熱解反應(yīng)，得到的TG曲線如圖4所示。

圖4 在終溫800 ℃ CO2和N2氣氛下煤樣的TG-DTG曲線Fig.4 TG-DTG curves of samples in CO2 and N2atmosphere at final temperature 800 ℃a—TG；b—DTG

2.1.2 原煤常規(guī)熱解氣體組分隨溫度的變化趨勢(shì)

在800 ℃終溫下，將煤樣在N2和CO2兩種氣氛下熱解時(shí)產(chǎn)生的熱解氣體通過(guò)煙氣分析儀測(cè)定。熱解氣體體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖5所示。

圖5 在終溫800 ℃ N2和CO2氣氛下熱解氣體體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線Fig.5 Curves of volume fraction of pyrolysis gas changing with temperature in N2 and CO2 atmosphere at final temperature 800 ℃a—N2；b—CO2□—CO2；○—CO；△—H2；▽—CH4；◇—N2

由圖5可知，氣體組分中甲烷氣體的產(chǎn)生過(guò)程主要分為三個(gè)階段：第一階段是溫度在450 ℃以下，這個(gè)階段產(chǎn)生甲烷的體積分?jǐn)?shù)很少，這是由于在此階段產(chǎn)生的甲烷氣體主要是由煤樣原本所吸附的甲烷氣體經(jīng)過(guò)加熱從煤中逸出而得到的；第二階段為450 ℃～600 ℃，在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的甲烷氣體組分體積分?jǐn)?shù)先逐漸增加，并在溫度為600 ℃時(shí)達(dá)到最高峰；在溫度為600 ℃之后，伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，熱解產(chǎn)生的甲烷氣體組分隨之減少，這是由于煤樣中包含甲基的官能團(tuán)隨著反應(yīng)進(jìn)行而減少。在煤樣進(jìn)行熱解時(shí)，熱解反應(yīng)產(chǎn)生甲烷氣體的體積分?jǐn)?shù)在N2氣氛下較在CO2氣氛下體積分?jǐn)?shù)相對(duì)要大一些，產(chǎn)生此現(xiàn)象的主要原因是在高溫環(huán)境下，CO2氣體會(huì)與煤樣中的C元素發(fā)生還原反應(yīng)，吸收很多熱量，從而使煤炭中生成的甲基鍵在CO2氣氛下相比在N2氣氛下煤炭中生成的甲基鍵要少一些。

煤樣發(fā)生熱解反應(yīng)時(shí)在CO2氣氛下較在N2氣氛下產(chǎn)生氫氣的體積分?jǐn)?shù)要相對(duì)大一些，并且氫氣氣體組分在溫度為450 ℃時(shí)才開(kāi)始被檢測(cè)出，在溫度為650 ℃時(shí)熱解產(chǎn)生氫氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值。熱解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積分?jǐn)?shù)較高可以表明，本實(shí)驗(yàn)所用貧瘦煤樣中含有比較多的芳香族結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)。

在CO2氣氛下熱解產(chǎn)生CO氣體的體積分?jǐn)?shù)較在N2氣氛下熱解產(chǎn)生CO氣體的體積分?jǐn)?shù)大一些，且溫度較高時(shí)在CO2氣氛下產(chǎn)生CO氣體的體積分?jǐn)?shù)明顯增加，一定程度說(shuō)明了熱解反應(yīng)生成CO氣體需要較高的溫度(超過(guò)600 ℃)。綜上所述，在以CO2作為熱解反應(yīng)的氣氛時(shí)，必須保持比較高的熱解溫度才能進(jìn)一步提高熱解反應(yīng)產(chǎn)生CO氣體的體積分?jǐn)?shù)。

2.1.3 原煤的常規(guī)熱解動(dòng)力學(xué)分析

煤樣在第一階段進(jìn)行熱解反應(yīng)時(shí)，由于溫度較低基本沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)。由煤樣失重的TG曲線可以看出，最開(kāi)始時(shí)失重TG曲線比較平緩，而當(dāng)溫度不斷上升到一定點(diǎn)后，煤樣開(kāi)始快速失重，進(jìn)行熱解反應(yīng)，而達(dá)到終溫反應(yīng)結(jié)束時(shí)，其TG曲線基本不再變化，此時(shí)的失重可以忽略不計(jì)。針對(duì)終溫為800 ℃的熱解反應(yīng)，動(dòng)力學(xué)分析數(shù)據(jù)處理時(shí)選取了煤樣開(kāi)始發(fā)生失重至反應(yīng)結(jié)束這一溫度區(qū)間的部分(即選擇溫度為350 ℃～800 ℃)研究動(dòng)力學(xué)參數(shù)，主要分析第二階段中溫反應(yīng)區(qū)和第三階段高溫反應(yīng)區(qū)。因此，動(dòng)力學(xué)參數(shù)處理分成第Ⅰ階段(350 ℃～650 ℃)和第Ⅱ階段(650 ℃～800 ℃)。

學(xué)者們通過(guò)豐富的理論假設(shè)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)，提出了很多用于分析煤炭熱解的動(dòng)力學(xué)模型，包括均相模型、修正體積模型和混合模型等。本實(shí)驗(yàn)采用混合模型[15-18]對(duì)王斜礦貧瘦煤的熱解進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。混合模型模擬煤氣化過(guò)程既結(jié)合了相關(guān)參數(shù)的實(shí)際意義和理論聯(lián)系，也考慮了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。其反應(yīng)速率表達(dá)式如式(1)～式(3)所示：

(1)

(2)

ln ((dx/dt)/(1-x)m)=ln (A/β)-E/RT

(3)

式中：x為煤樣轉(zhuǎn)化率；t為時(shí)間，s；k為速率常數(shù)；m為反應(yīng)級(jí)數(shù)，m=2；β為升溫速率，K/min；E為活化能，kJ/mol；R為氣體摩爾常數(shù)，8.314 J/(mol·K)；T為熱力學(xué)溫度，K；A為頻率因子，s-1。

在800 ℃下，煤樣在N2和CO2兩種氣氛下熱解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表4所示。

表4 在800 ℃下煤樣的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 4 Kinetic parameters of samples at 800 ℃

由表4可知，煤樣在實(shí)驗(yàn)終溫為800 ℃的環(huán)境下分別通入N2和CO2兩種氣體進(jìn)行熱解，當(dāng)在第Ⅰ階段中溫反應(yīng)區(qū)時(shí)，CO2氣氛下煤樣的反應(yīng)活化能(E)和指前因子(A)與在N2氣氛下煤樣的反應(yīng)活化能(E)和指前因子(A)大小基本相同，并且都保持在較低水平上。而在第Ⅱ階段高溫反應(yīng)區(qū)時(shí)，在N2氣氛下煤樣發(fā)生熱解的反應(yīng)活化能(E)和指前因子A較在CO2氣氛下煤樣的反應(yīng)活化能(E)和指前因子(A)要大。

由于進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)的煤顆粒尺寸為1 cm的正方體，顆粒表面溫度與中心溫度會(huì)有一定差別，顆粒中心的熱解組分經(jīng)過(guò)擴(kuò)散到達(dá)顆粒表面。因此，大顆粒煤熱解過(guò)程存在熱質(zhì)逆向傳遞的影響，所得到的動(dòng)力參數(shù)是宏觀動(dòng)力學(xué)參數(shù)，一般適用于粒徑與實(shí)驗(yàn)粒徑相當(dāng)?shù)拿侯w粒熱解。

2.2 負(fù)載催化劑煤樣的熱解反應(yīng)

2.2.1 煤樣的催化熱解失重曲線

在終溫800 ℃，N2氣氛下，負(fù)載催化劑煤塊Ⅰ～煤塊Ⅳ的TG曲線如圖6所示。由圖6可知，在500 ℃左右煤塊Ⅰ熱解開(kāi)始出現(xiàn)大幅失重現(xiàn)象，且煤塊Ⅰ最終的失重率比原煤熱解的失重率大1%，煤塊Ⅰ的熱解失重率為23%。煤塊Ⅱ熱解開(kāi)始出現(xiàn)大幅度失重現(xiàn)象的溫度在450 ℃左右，并且煤塊Ⅱ的最終失重率比煤塊Ⅰ的熱解失重率大1%，煤塊Ⅱ的熱解失重率為24%。煤塊Ⅲ的最終失重率比煤塊Ⅱ的熱解失重率大1%，煤塊Ⅲ的熱解失重率為25%。煤塊Ⅳ的最終失重率比煤塊Ⅲ的熱解失重率要大2%，煤塊Ⅳ的熱解失重率為27%。負(fù)載過(guò)催化劑的煤樣較原煤發(fā)生熱解反應(yīng)后最終的失重率要大1%～5%，且隨著催化劑負(fù)載量的增加熱解反應(yīng)最終失重率也隨之有所增加。

2.2.2 煤樣的催化熱解氣體組分隨溫度的變化趨勢(shì)

負(fù)載催化劑的煤塊Ⅰ～煤塊Ⅳ熱解時(shí)熱解氣體體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的變化如圖7所示。

圖7 熱解氣體體積分?jǐn)?shù)隨煤塊熱解溫度的變化曲線Fig.7 Curves of volume fraction of pyrolysis gas changing with coal pyrolysis temperaturea—Ⅰ；b—Ⅱ；c—Ⅲ；d—Ⅳ□—CO2；○—CO；△—H2；▽—CH4；◇—N2

由圖7可知，同原煤相比，負(fù)載催化劑煤樣發(fā)生熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣體CH4的體積分?jǐn)?shù)相差不大，煤塊Ⅳ較其他煤樣相比產(chǎn)生的CH4較多一些，產(chǎn)生氣體組分中氫氣的體積分?jǐn)?shù)有明顯增加，且氫氣產(chǎn)生的溫度也有所延后，產(chǎn)生氣體組分中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)有明顯的增加。這是因?yàn)镹a2CO3改變了煤的熱解途徑，促進(jìn)氨基、酯和醚氧鍵的形成，通過(guò)水解/醇解反應(yīng)生成更多的苯酚和醇類(lèi)，促進(jìn)了化學(xué)脫水反應(yīng)發(fā)生，形成更多的烯烴化合物，通過(guò)強(qiáng)化脫羰和脫羧反應(yīng)使CO的體積分?jǐn)?shù)增加[19]。

2.2.3 煤樣的催化熱解動(dòng)力學(xué)分析

在800 ℃終溫N2氣氛下煤塊Ⅰ～煤塊Ⅳ進(jìn)行熱解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表5所示。

表5 煤塊Ⅰ～煤塊Ⅳ熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)表Table 5 Pyrolysis kinetics parameters of coal lumpⅠ-Ⅳ

由表5可知，負(fù)載過(guò)催化劑的實(shí)驗(yàn)煤樣的反應(yīng)活化能和指前因子較原煤都相對(duì)低一些，根據(jù)負(fù)載催化劑質(zhì)量的不同，反應(yīng)活化能降低22%～76%。反應(yīng)活化能越低表示發(fā)生反應(yīng)需要的能量也越低，進(jìn)而表明煤塊在負(fù)載催化劑后發(fā)生熱解反應(yīng)的難度降低，這說(shuō)明質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Na2CO3對(duì)煤樣的熱解反應(yīng)有一定的催化作用。

圖8所示為不同煤塊在中高溫區(qū)的反應(yīng)活化能。由圖8可以看出，原煤、煤塊Ⅰ、煤塊Ⅱ、煤塊Ⅲ、煤塊Ⅳ發(fā)生熱解反應(yīng)時(shí)在中溫反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)活化能分別為72.103 kJ/mol，56.050 kJ/mol，49.385 kJ/mol，44.310 kJ/mol，28.600 kJ/mol，而在高溫反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)活化能依次為738.58 kJ/mol，228.67 kJ/mol，225.34 kJ/mol，222.42 kJ/mol，177.15 kJ/mol。煤樣熱解的反應(yīng)活化能由大到小依次為原煤、煤塊Ⅰ、煤塊Ⅱ、煤塊Ⅲ、煤塊Ⅳ。這說(shuō)明催化劑對(duì)于煤樣的熱解反應(yīng)過(guò)程具有催化作用，煤塊負(fù)載催化劑的質(zhì)量越多，催化效果也越強(qiáng)，煤樣相對(duì)越容易進(jìn)行熱解反應(yīng)。這是因?yàn)?，堿金屬化合物參與了煤炭反應(yīng)，使其表面的碳骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，碳?xì)滏I的鍵合力增強(qiáng)，碳鍵間的相互作用力減弱，降低了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的難度，降低活化能，催化作用得以實(shí)現(xiàn)[20-21]。

圖8 不同煤樣在中高溫區(qū)的反應(yīng)活化能Fig.8 Activation energy of different coal samples in middle and high temperature zone

2.3 催化熱解產(chǎn)物的測(cè)定

煤在高溫?zé)峤夂笊傻囊后w產(chǎn)物中最主要的部分就是焦油，無(wú)催化劑時(shí)焦油產(chǎn)率平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5%，有催化劑時(shí)焦油產(chǎn)率平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.8%。焦油主要包含苯、酚、烴三種物質(zhì)。通過(guò)GCMS-2010測(cè)定實(shí)驗(yàn)煤樣在常規(guī)熱解及催化熱解反應(yīng)后生成的焦油成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 負(fù)載不同量催化劑煤樣熱解焦油各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.9 Mass fraction of each component of pyrolysis tar of coal samples loading different amounts of catalyst

由圖9可以看出，負(fù)載過(guò)催化劑的煤樣在進(jìn)行熱解后，產(chǎn)生的焦油中苯系物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，由常規(guī)熱解的78.6%分別增加至煤塊Ⅰ的81.21%、煤塊Ⅱ的82.66%，煤塊Ⅲ的84.78%和煤塊Ⅳ的86.21%。而焦油中烴類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由16.41%變?yōu)槊簤KⅠ的5.48%、煤塊Ⅱ的4.21%、煤塊Ⅲ的9.78%和煤塊Ⅳ的11.67%。焦油中酚類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由4.99%變?yōu)槊簤KⅠ的13.31%、煤塊Ⅱ的13.13%、煤塊Ⅲ的5.44%和煤塊Ⅳ的2.12%。原因可能是，煤樣負(fù)載的催化劑抑制了烴類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生，但這種抑制作用也在隨著煤樣負(fù)載催化劑質(zhì)量的增加而減弱。

3 結(jié) 論

1) 常規(guī)熱解時(shí)，相同的終溫條件下煤樣在CO2氣氛下的失重率較在N2氣氛下的失重率大3%～5%，且反應(yīng)活化能也相對(duì)較小。

2) 同原煤相比，負(fù)載催化劑煤樣發(fā)生熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣體CH4的體積分?jǐn)?shù)相差不大，煤塊Ⅳ較其他煤樣CH4的體積分?jǐn)?shù)要大一些；氣體組分中氫氣的體積分?jǐn)?shù)有明顯增加，且產(chǎn)生氫氣的起始溫度也有所延后；氣體組分中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)有明顯增加。

3) 當(dāng)煤樣負(fù)載催化劑量比較少時(shí)，負(fù)載了催化劑的煤樣熱解產(chǎn)生的焦油中烴類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)有所降低，但當(dāng)煤樣負(fù)載催化劑的質(zhì)量逐漸增加時(shí)，對(duì)煤塊熱解過(guò)程產(chǎn)生的焦油中烴類(lèi)成分的抑制作用在減弱。

4) 負(fù)載催化劑的煤樣發(fā)生熱解反應(yīng)后最終的失重率較原煤的失重率大1%～5%，說(shuō)明質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Na2CO3催化劑對(duì)貧瘦煤熱解反應(yīng)有較為明顯的催化效果，且催化效果隨著負(fù)載催化劑質(zhì)量增加而有所提高，具體表現(xiàn)為煤樣熱解反應(yīng)活化能由大到小依次為原煤、煤塊Ⅰ、煤塊Ⅱ、煤塊Ⅲ、煤塊Ⅳ。