
富焦油煤原位熱解(TCIP)是一種綠色低碳技術(shù),從地下富焦油煤層中提取焦油和氣體。覆蓋層壓力是TCIP區(qū)別于傳統(tǒng)地面熱解的關(guān)鍵因素。本研究通過模擬研究了軸向壓力對(duì)新疆富焦油煤熱解的影響。利用低場(chǎng)核磁共振和氣相色譜法研究了孔隙結(jié)構(gòu)和揮發(fā)分的變化。結(jié)果表明,在應(yīng)力約束下,孔隙結(jié)構(gòu)與油氣組分在熱解過程中展現(xiàn)出協(xié)同演化的趨勢(shì),且這種演化具有明顯的階段性特點(diǎn)。10-17.5MPa,煤體逐漸被壓裂,孔裂隙連通性提高,使得熱解過程中孔裂隙內(nèi)流體對(duì)流傳熱加強(qiáng),導(dǎo)致孔隙不斷擴(kuò)大,孔滲大幅升高。這種變化促進(jìn)了熱解產(chǎn)物的釋放,二次反應(yīng)減弱使得油氣產(chǎn)率持續(xù)增大。焦油中輕油和酚油占比增長(zhǎng)幅度較高,煤氣中則是CO2和C2+氣體占比逐漸增大。20-25MPa,煤體逐漸被壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合,開放的孔裂隙對(duì)流傳熱方式弱化,擴(kuò)孔現(xiàn)象減弱。同時(shí),基質(zhì)傳熱的增強(qiáng)導(dǎo)致煤基體內(nèi)部形成了豐富且較小的熱解孔隙,但由于連通性差導(dǎo)致孔滲在不斷降低。這使得油氣釋放阻力變大,二次反應(yīng)加強(qiáng)導(dǎo)致油氣產(chǎn)率減少,但焦油中輕油和萘油占比以及煤氣中CH4、H2和CO的占比有所上升。
中國(guó)原油對(duì)外依存度已連續(xù)16年超過50%的國(guó)際警戒線,從國(guó)家能源安全角度提高國(guó)內(nèi)原油供給能力非常緊迫。新疆地區(qū)富油煤資源儲(chǔ)量約為2050億噸,通過中低溫?zé)峤饪梢陨山褂?、煤氣和半焦。新疆富油煤具有高揮發(fā)分和高鏡質(zhì)組含量的特點(diǎn),熱解焦油產(chǎn)率最高可達(dá)23.8%,在補(bǔ)充中國(guó)油氣缺口方面潛力巨大。
富油煤原位開發(fā)被認(rèn)為是綠色低碳的變革開采方式,但原位煤層熱解過程受著地層壓力和孔隙壓力的共同作用,影響了富油煤的熱解行為和油氣產(chǎn)出。Porada發(fā)現(xiàn)孔隙壓力對(duì)熱解氣體產(chǎn)物(CH4, H2, CO和CO2)的生成速率有顯著影響,尤其是600℃和800℃時(shí)孔隙壓力的作用較為顯著。較高的孔隙壓力下,由于揮發(fā)物的再聚合導(dǎo)致總揮發(fā)物的產(chǎn)率較低,當(dāng)壓力超過2MPa時(shí),揮發(fā)物的釋放受到阻礙,從而促進(jìn)了炭和熱解氣的生成、焦油產(chǎn)率降低。此外,熱解孔隙壓力的增大還有利于中孔的形成,且高壓下形成的煤焦顆粒往往具有較高的孔隙度以及較致密的骨架。
然而,針對(duì)地下塊煤熱解的機(jī)械應(yīng)力影響缺乏研究,本研究采用自研的富油煤原位熱解物理模擬系統(tǒng),研究了軸向應(yīng)力約束下新疆富油煤熱解行為及產(chǎn)物的析出特征,旨在為富油煤的原位開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

圖1富油煤原位熱解工藝
本研究選擇新疆三塘湖盆地條湖凹陷侏羅系八道灣組富油煤為對(duì)象,樣品以富鏡質(zhì)組為典型特征,焦油產(chǎn)率為15.27%。為避免風(fēng)化以及水分流失等影響,使用保鮮膜包好煤樣后,裝進(jìn)密封袋中運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室。使用線切割機(jī)對(duì)煤樣進(jìn)行切割,得到規(guī)格為直徑25mm,長(zhǎng)度35mm的樣品。
為模擬埋深(400-1000m)對(duì)富油煤原位熱解過程及油氣產(chǎn)出的影響,選擇10MPa,12.5MPa,15MPa,17.5MPa,20MPa,22.5MPa和25MPa軸向應(yīng)力開展試驗(yàn),并確定煤終止溫度為500℃,該溫度點(diǎn)為煤快速熱分解階段。升溫速率為5℃/min,終溫的恒溫時(shí)間為3h。熱解固體產(chǎn)物(半焦)使用密封袋進(jìn)行收集,而氣體產(chǎn)物(熱解焦油和煤氣)則通過氣液分離器將焦油和煤氣分離開來,分別使用收油瓶和氣袋收集。最終,固體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物將分別進(jìn)行相關(guān)測(cè)試,具體流程見圖2。

圖2富油煤原位熱解物理模擬系統(tǒng)
低場(chǎng)核磁共振因能完全表征孔隙結(jié)構(gòu)、耗時(shí)短、以及測(cè)試過程中樣品無損壞等特點(diǎn)被廣泛用于煤樣孔滲性質(zhì)的研究。此次實(shí)驗(yàn)使用的是蘇州紐邁分析儀器股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為MicroMR12-150H NMR分析儀,主頻為12MHz,探頭線圈直徑為25mm,實(shí)驗(yàn)溫度為25℃。采用CPMG序列,90°脈寬(P1)為13.52 us,
180°脈寬(P2)為26.00 us,光譜寬度(SW)為250KHz,等待時(shí)間(TW)為2000 ms,回聲時(shí)間(TE)為0.4 ms,回聲數(shù)(NECH)為4000,累加次數(shù)為8。實(shí)驗(yàn)前需要使用真空飽和裝置對(duì)煤樣抽真空飽和12h后,方才可進(jìn)行低場(chǎng)核磁共振實(shí)驗(yàn)。
煤熱解過程中孔隙結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化,一方面熱解煤孔隙結(jié)構(gòu)是熱解生成揮發(fā)物的結(jié)果,另一方面這些熱解產(chǎn)生的孔隙和原始孔隙是產(chǎn)物滲流和對(duì)流傳熱的通道。但應(yīng)力作用導(dǎo)致煤體熱解過程中發(fā)生變形,孔隙結(jié)構(gòu)與無荷載相比發(fā)生顯著變化。不同應(yīng)力約束下熱解煤樣孔隙結(jié)構(gòu)同樣差別顯著(圖3)。10MPa和12.5MPa熱解煤樣的大孔邊緣呈一定鋸齒狀,孤立孔的數(shù)量較少(圖3a,b),孔隙之間的連通性增強(qiáng)。
15.0MPa熱解煤樣中的氣孔合并的現(xiàn)象更為顯著,獨(dú)立的氣孔不斷擴(kuò)大,隨后相鄰的孔隙壁不斷變薄甚至消失,最后孔隙之間發(fā)生合并甚至嵌套現(xiàn)象(圖3c)。17.5MPa熱解煤樣中孔隙極為發(fā)育,在放大25
倍的條件下就可以明顯觀測(cè),發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)為熱解產(chǎn)物的擴(kuò)散逸出提供了便利的通道(圖3d)。20MPa
熱解煤樣的孔隙尺寸較17.5MPa明顯變小,而且煤樣中出現(xiàn)了較多的孤立孔隙(圖3e)。這一現(xiàn)象歸因于應(yīng)力約束下煤體裂隙閉合,開放的孔裂隙對(duì)流傳熱方式弱化,基質(zhì)熱傳導(dǎo)的強(qiáng)化導(dǎo)致基質(zhì)內(nèi)部生成大量不相互連通的熱解孔隙。在更大的應(yīng)力約束下,上述熱傳導(dǎo)機(jī)制進(jìn)一步增強(qiáng),所以22.5MPa和25.0MPa煤樣中孤立的孔隙明顯增多(圖3f,g)。

圖 3 不同應(yīng)力下熱解半焦的表面形貌
為充分對(duì)比不同應(yīng)力熱解下煤樣的孔隙分布特征,將低場(chǎng)核磁共振T2譜數(shù)據(jù)進(jìn)行體積歸一化處理??傮w而言,不同應(yīng)力熱解后煤樣的T2譜曲線普遍呈現(xiàn)四峰分布(圖4),其中峰1分布范圍為0.01-3ms、峰2(3ms-10ms)、峰3(10-170ms)和峰4(>170ms)。熱解煤樣的T2譜曲線在應(yīng)力范圍10.0-17.5MPa和20.0-25.0MPa存在不同。10.0-17.5MPa應(yīng)力范圍內(nèi),熱解煤樣T2譜的峰1的變化較小,峰1和峰2不連續(xù),表示孔隙間連通性較差。應(yīng)力增加使T2譜的峰2、峰3和峰4總體均呈增大的趨勢(shì)。其中峰4的面積相比其他峰,占據(jù)著顯著的地位。在12.5MPa后T2譜的峰3和峰4的連續(xù)性逐漸好轉(zhuǎn),并且峰位逐漸向左移動(dòng),表明孔徑逐漸變小。20.0-25.0MPa,隨著應(yīng)力的增大,熱解煤樣T2譜的峰1面積呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì),而峰2,峰3和峰4則持續(xù)減小。并且峰1和峰2的間距逐漸減小,指示了孔隙間連通性在逐漸變差。

圖 4 不同應(yīng)力熱解后煤樣的T2譜曲線
眾多學(xué)者對(duì)孔徑和弛豫時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為T2<3ms指示的孔隙屬微孔,3ms<T2<170ms屬中孔,T2>170ms屬于大孔或裂縫。本研究基于此,分別計(jì)算了各煤樣微孔、中孔和大孔的信號(hào)量,并通過與總信號(hào)量作比值,確定了不同應(yīng)力約束下煤樣各孔隙的孔徑占比(圖5b)。10.0-17.5MPa,各煤樣的微孔占比整體偏低,中大孔占據(jù)著主導(dǎo)地位,占比達(dá)80%左右。此階段,隨著應(yīng)力的逐漸增大,煤體逐漸發(fā)生裂解,孔隙間的連通性增強(qiáng)。這促進(jìn)了熱解過程中孔裂隙內(nèi)流體對(duì)流傳熱效應(yīng),進(jìn)而使得連通孔隙在熱解過程中持續(xù)擴(kuò)展,中大孔占比逐漸增加。這與孔隙表面形貌特征保持一致。在更高的應(yīng)力范圍下(20.0-25.0MPa),微孔占比從31.30%急劇增大到61.27%,幾乎增大一倍。此應(yīng)力階段,煤體內(nèi)的裂隙逐漸被壓實(shí),孔裂隙的連通性相應(yīng)減弱,熱解過程中孔裂隙對(duì)流傳熱作用亦趨減弱,連通孔隙的擴(kuò)孔現(xiàn)象相應(yīng)降低。與此同時(shí),煤基質(zhì)的熱傳導(dǎo)作用得到加強(qiáng),導(dǎo)致煤基質(zhì)中形成了眾多相對(duì)較小的熱解孔隙,微孔占比顯著增加。


圖 5 應(yīng)力約束下煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)特征(a. 10.0MPa熱解煤樣的T2譜曲線; b.各煤樣的孔徑占比)
隨著應(yīng)力的逐漸增加,孔隙度和滲透率的變化趨勢(shì)保持一致,均呈現(xiàn)出先上升后下降的特征(圖6)。10.0-17.5MPa,孔隙度從6.88%增大到12.48%,滲透率也相應(yīng)地從0.77md增大到38.49md。此階段應(yīng)力作用下煤體被壓裂,使孔裂隙的連通性顯著提升。在熱解過程中,孔裂隙內(nèi)對(duì)流傳熱增強(qiáng),使得孔隙不斷擴(kuò)大以及合并,從而導(dǎo)致孔滲急劇增大。20.0-25.0MPa,孔隙度和滲透率顯著降低,分別從11.53%和1.87md減小到3.51%和0.01md。此階段,更高的應(yīng)力約束使得煤體遭受更強(qiáng)烈的壓實(shí)作用,導(dǎo)致裂隙閉合,孔裂隙的連通性明顯減弱。盡管這增強(qiáng)了熱解過程中煤基質(zhì)的傳熱效應(yīng),并在煤基質(zhì)中形成了豐富的孔隙,但由于尺寸相對(duì)較小且連通性較差,最終導(dǎo)致孔隙度和滲透率呈下降趨勢(shì)。

圖6不同應(yīng)力約束下煤樣孔隙度和滲透率的演化
根據(jù)T2c將lgV-lgT曲線劃分為吸附孔和滲流孔,通過線性擬合后發(fā)現(xiàn)代表吸附孔的分形維數(shù)D1均小于2,不具有分形特征;而代表滲流孔的分形維數(shù)D2均大于2,具有顯著的分形特征。分形維數(shù)D2隨應(yīng)力的演化同樣表現(xiàn)出了先減小后增大的趨勢(shì)(圖7),指示了煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性先降低后增加。這種演化與形貌特征具有良好的一致性,具體表現(xiàn)為10MPa時(shí)煤體的分形特征較為復(fù)雜,隨著應(yīng)力的增大,煤體逐漸被壓裂,孔裂隙連通性增強(qiáng),熱解過程中孔隙不斷擴(kuò)張合并,形成了分形較為簡(jiǎn)單的中大孔(圖3),使得孔隙結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化,D2值逐漸降低。在20.0MPa及更高熱解壓力下,煤體再次被壓實(shí),裂隙閉合導(dǎo)致孔裂隙連通性變差,煤基質(zhì)內(nèi)部傳熱增強(qiáng),不僅導(dǎo)致煤中孔隙壁上發(fā)育了新的小氣孔,煤基體上同樣形成了豐富的孔隙(圖3),致使孔隙結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,D2值逐漸增大。

圖7 分形維數(shù)D2隨應(yīng)力的演化
通過富油煤原位熱解物理模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)不同應(yīng)力約束條件下半焦、熱解焦油的產(chǎn)率以及熱解煤氣的產(chǎn)量進(jìn)行了測(cè)定(圖8)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率隨應(yīng)力變化的趨勢(shì)與孔隙結(jié)構(gòu)的變化相似,均呈現(xiàn)出兩個(gè)階段。在10-17.5MPa范圍內(nèi),隨著應(yīng)力增加,半焦產(chǎn)率由69.62%逐漸降至57.74%,降幅為11.88%;焦油產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)量則分別從12.22%和82.24ml/g上升至16.43%和99.14ml/g,增幅分別為4.21%和16.9ml/g。此階段隨著應(yīng)力的增大,孔滲急劇增大,從而促進(jìn)了熱解過程中生成的揮發(fā)分的擴(kuò)散與釋放,進(jìn)而引起熱解產(chǎn)率的變化。值得注意的是,17.5MPa較15MPa而言,焦油產(chǎn)率降低了2.15%,氣體產(chǎn)量增加了6.44ml/g。這一現(xiàn)象可歸因于在該壓力條件下,孔徑略有減小(見圖3d),導(dǎo)致大分子焦油從煤基體中釋放的阻力增大,進(jìn)而發(fā)生輕微裂解,最終形成輕焦油分子和輕質(zhì)氣體從煤體中釋放。


圖 8 不同應(yīng)力下熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的演化
當(dāng)應(yīng)力升高至20.0-25.0MPa時(shí),煤樣熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率變化相較于10-17.5MPa呈現(xiàn)顯著差異。具體表現(xiàn)為,半焦產(chǎn)率由56.13%增至67.09%,增幅為10.96%;焦油產(chǎn)率由11.93%降至9.99%,減幅為1.94%;煤氣產(chǎn)量由115.96ml/g減少至89.66ml/g,減少量為26.3ml/g。隨著應(yīng)力值的增加,煤體孔滲明顯下降,且孔隙間連通性較差,導(dǎo)致熱解過程中較大揮發(fā)分的釋放阻力增大,未能及時(shí)排出,停留時(shí)間延長(zhǎng),從而增加了二次縮合和聚合反應(yīng)的可能性,進(jìn)而引起半焦產(chǎn)率的增加,以及焦油產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)量的降低。
熱解焦油中瀝青、蒽油及洗油等重質(zhì)餾分的產(chǎn)率相對(duì)較高,而輕油、酚油和萘油等輕質(zhì)餾分的產(chǎn)率則相對(duì)較低(圖9)。盡管各餾分產(chǎn)率存在差異,但其隨應(yīng)力的演化總體上可劃分為兩個(gè)階段。10-17.5MPa,各餾分產(chǎn)率隨著應(yīng)力的增大整體呈增大趨勢(shì),而且重質(zhì)餾分較輕質(zhì)餾分變化幅度更為明顯。然而,就增長(zhǎng)倍數(shù)而言,輕質(zhì)餾分要高于重質(zhì)餾分。具體表現(xiàn)為:輕油、酚油及萘油的增量分別為1.492倍、1.361倍及1.365倍;洗油、蒽油和瀝青的增量則分別為1.328倍、1.347倍及1.344倍。此階段,應(yīng)力升高增強(qiáng)了孔裂隙的連通性,促進(jìn)了熱解時(shí)煤中橋鍵的斷裂以及脂肪和含氧等結(jié)構(gòu)的裂解[42],形成的大量自由基碎片聚合形成焦油分子,從而增大了焦油各餾分的產(chǎn)率。此外,各餾分增長(zhǎng)的差異性歸因于該階段各餾分占比的不同。隨著應(yīng)力增至15MPa,蒽油與瀝青的相對(duì)含量逐步上升,而酚油及洗油的相對(duì)含量則持續(xù)下降,輕油與萘油的比例變化微弱。該現(xiàn)象可歸因于煤體內(nèi)部發(fā)達(dá)的孔裂隙結(jié)構(gòu),使得熱解過程中揮發(fā)物的釋放難度降低,從而減少了其在煤體內(nèi)部的停留時(shí)間,二次反應(yīng)減弱。相較15.0MPa,17.5MPa瀝青與蒽油的占比急劇降低,而酚油及洗油的占比逐漸增大。該現(xiàn)象進(jìn)一步驗(yàn)證了3.3節(jié)所述,17.5MPa下焦油產(chǎn)率降低系由大分子焦油裂解轉(zhuǎn)化為小分子焦油所致。


圖9煤焦油各餾分產(chǎn)率與應(yīng)力的關(guān)系(a.輕質(zhì)餾分;b重質(zhì)餾分)
20.0-25.0MPa,輕油繼續(xù)呈現(xiàn)增大趨勢(shì),而酚油、萘油和重質(zhì)餾分焦油的產(chǎn)率則在急劇減小(圖10)。較
20MPa,輕油產(chǎn)率增大了1.608倍,而酚油、萘油、洗油、蒽油和瀝青則僅為前者的0.824、0.874、0.794、
0.822和0.831倍。此應(yīng)力階段,中大孔急劇減小,且裂縫在應(yīng)力作用下閉合,導(dǎo)致應(yīng)力對(duì)大分子焦油釋放的抑制作用更強(qiáng),熱解焦油在煤基體中的停留時(shí)間變得更長(zhǎng),二次反應(yīng)更加強(qiáng)烈,使得焦油中的重質(zhì)餾分裂解形成輕質(zhì)餾分。具體表現(xiàn)為,瀝青、蒽油和洗油占比分別從38.525%、21.962%和19.168%減少到38.209%、21.566%和18.173%;輕油和萘油占比從1.78%和5.186%增大到3.464%和5.422%。
表1 不同應(yīng)力下煤焦油餾分占比

熱解煤氣的釋放形式主要以CO2和CH4為主,而且其余組分則在各個(gè)應(yīng)力階段發(fā)生不同程度的改變(圖11)。10-17.5MPa,CH4、CO2和C2+烴類氣體產(chǎn)量呈增大趨勢(shì),CO產(chǎn)量持續(xù)減小,H2變化較小。此階段應(yīng)力的逐漸升高加強(qiáng)了孔裂隙的連通性,促進(jìn)了熱解過程中煤大分子的裂解反應(yīng),大量脂肪側(cè)鏈以及支鏈、含氧結(jié)構(gòu)的斷裂和分解導(dǎo)致CH4、CO2和C2+烴類氣體的產(chǎn)量分別增加了1.953 ml/g、11.115 ml/g和7.26 ml/g。CO2和C2+烴類氣體占比與產(chǎn)量變化一致,分別增大了6.929%和5.294%。但CH4占比卻從41.830%減少到36.669%,這主要由于占比作為相對(duì)值,在CO2和C2+組分占比的增幅更大的情況下,導(dǎo)致CH4占比相應(yīng)地減小了5.161%。CO產(chǎn)量從7.091ml/g減少到3.157ml/g,與此同時(shí),CO相對(duì)占比也從8.622%減小到3.184%。這種變化可能是由于煤中羰基、醚鍵以及含氧雜環(huán)的斷裂和分解。

圖11 熱解氣體產(chǎn)量與應(yīng)力的關(guān)系
20-25.0MPa,各氣體組分的產(chǎn)量與10-17.5MPa表現(xiàn)出截然相反的趨勢(shì),CO的產(chǎn)量隨應(yīng)力的增大逐漸增大,其余各類氣體則逐漸減少。其中CO2產(chǎn)量減少13.668ml/g,CH4減少5.449ml/g,C2+烴類氣體減少
9.468ml/g,H2產(chǎn)量減少0.177ml/g。這種現(xiàn)象歸結(jié)于應(yīng)力約束導(dǎo)致裂縫閉合,孔裂隙連通性減弱,孔滲急劇降使得氣體產(chǎn)物運(yùn)移擴(kuò)散通道減少,熱解氣體向外運(yùn)移釋放難度增大,停留時(shí)間延長(zhǎng),二次反應(yīng)加劇,這不僅改變了各氣體的產(chǎn)量,還直接影響了其組分相對(duì)占比變化。具體表現(xiàn)為CH4、H2和CO占比則分別從
34.402%、8.847%和1.649%增大到38.416%、11.245%和4.875%,增值為4.014%、2.398%和3.226%。而CO2和C2+氣體分別從35.857%和19.246%減少到31.131%和14.331%,減值為4.726%和4.915%。
表2 熱解氣體各組分占比與應(yīng)力的關(guān)系

本研究模擬了不同軸向應(yīng)力作用下新疆富油煤的熱解過程,并通過SEM、LF-NMR、GC等手段,詳細(xì)分析了應(yīng)力約束條件下煤體孔隙結(jié)構(gòu)的變化、熱解產(chǎn)物的析出以及具體組分的演化特征。分析結(jié)果如下:
(1) 應(yīng)力約束下孔隙結(jié)構(gòu)的演化呈現(xiàn)明顯的階段性。10-17.5MPa,煤體逐漸被壓裂,孔裂隙相互連通,熱解時(shí)孔裂隙內(nèi)流體對(duì)流傳熱增強(qiáng),孔隙不斷擴(kuò)大,孔滲隨之增大,分形維數(shù)減少。20-25MPa,煤體被壓實(shí),裂隙閉合導(dǎo)致孔裂隙連通性變差,孔隙內(nèi)對(duì)流傳熱弱化,基質(zhì)傳熱增強(qiáng)導(dǎo)致基質(zhì)上形成了新的獨(dú)立小孔隙,使得孔滲降低,分形維數(shù)增大。
(2) 10.0-17.5MPa,不斷增大的孔滲促進(jìn)了熱解揮發(fā)分的擴(kuò)散和釋放,導(dǎo)致焦油產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)量逐漸增大,半焦產(chǎn)率急劇減?。?0.0-25.0MPa,孔滲急劇減小,熱解揮發(fā)分由于釋放難度增大未能離開煤基質(zhì),導(dǎo)致半焦產(chǎn)率急劇增大,焦油產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)量減少。
(3) 熱解焦油中主要以瀝青、蒽油和洗油等重質(zhì)餾分析出。10.0-17.5MPa,發(fā)達(dá)的孔裂隙結(jié)構(gòu)減弱了熱解焦油的二次反應(yīng),但由于應(yīng)力的影響,導(dǎo)致瀝青占比減少,其余餾分在增大。20.0-25.0MPa,裂縫的閉合抑制了揮發(fā)分的釋放,二次反應(yīng)加劇,導(dǎo)致輕油和萘油占比增加,其余餾分則減少。
(4) 熱解煤氣釋放形式主要以CO2和CH4為主,H2和C2+氣體次之,CO最少。10.0-17.5MPa,連通的孔裂隙加劇了熱解過程中煤樣的裂解反應(yīng),使得CO2和C2+氣體占比均增大。20.0-25.0MPa,應(yīng)力的約束增強(qiáng)了產(chǎn)物的二次縮合反應(yīng),導(dǎo)致CH4、H2和CO占比增大。

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[1] Bingyang Kou, Qingmin Shi, Shuangming Wang, Qiang Sun, Shidong Cui, Xiaolong Yang, Xinyue Zhao, Junwei Qiao. Axial pressure impact on pyrolysis behavior of Xinjiang coal: An inspiration for in-situ pyrolysis of tar-rich coal[J]. Fuel Processing Technology, 2025, 267: 108175.
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