力−热耦合作用下神府富油煤原位热解提油产物分布特性

针对富油煤地下原位热解提油面临高地应力、地质情况复杂以及热解产物分析困难等挑战,设计搭建高温三轴试验装置模拟富油煤地下原位热解工况。试验装置包括高温高压供气模块、原位热解模块、伺服控制模块以及产物分离冷却模块。以陕北神府富油煤为研究对象,基于高温三轴试验装置模拟了不同埋深深度下的高温高压热解试验。高温三轴仪能够提供0~15MPa的轴压(埋深深度0~600m),应力加载响应迅速并且在热解过程中能够保持稳定。实验时高温三轴仪可以加热煤样中心温度至600℃左右,能够实现富油煤在设定的温度下进行热解实验。模拟埋深深度从100m增加到300m,轴压从2.45MPa增加到7.35MPa,热解半焦产率从67.70%升至68.04%,焦油产率呈现先升高后下降趋势,最高为6.50%。埋深增加时焦油中轻油、酚油含量逐渐增加,分别从19%和9.5%增加至25%和12%;沥青在焦油中的比例从25%降低到20%;芳香烃含量从32%升高至38%,脂肪烃含量从28.5%降低到19.3%。煤层渗透率随地应力增加而降低,阻碍热解过程中的传热和传质,导致富油煤热解产物停留时间增加,焦油二次反应,长链脂肪烃化合物发生断裂转化为小分子化合物,甲基、亚甲基同样不断脱出;另一方面应力促进了焦油分子缩合反应的发生,多环芳烃的含量迅速提高。地应力增加提高了轻质芳烃及焦炭的产率,焦油品质向轻质化提升。

郭伟(1997—),男,安徽亳州人,博士研究生。E-mail:guowei131916@stu.xjtu.edu.cn

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郭伟,俞尊义,杨盼曦,等.力−热耦合作用下神府富油煤原位热解提油产物分布特性[J].洁净煤技术,2025,31(2):67−75.

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