煤的分级炼制是煤炭资源高效利用的重要方式，通过煤热解得到半焦、焦油、热解气，半焦可以作为洁净煤进行清洁燃烧，焦油中可以提炼多种化学品，热解气可以提炼与合成多种化工原料。提高热解油气产率可以促进煤炭资源的高效利用，助推煤炭行业碳达峰、碳中和目标的实施。

　　液化残渣作为煤直接液化过程副产物，约占原料煤重量的 30%，其有机质含量高达 50%，有较高的再利用价值，液化残渣应用研究有热解、气化、萃取、燃烧以及制备道路沥青等多方面领域。

液化残渣与低阶煤共热解是当前研究重点之一，但现有液化残渣与煤共热解及催化热解研究均采用克级、毫克级反应体系，较难体现工业过程反应情况。

为了提高神东煤热解转化率，调节热解产物分布状况，为工业装置提供数据支持，北京低碳清洁能源研究所苌亮采用自行设计的百公斤级热解装置，采用固体热载体工艺路线，选用神华神东煤（SD）、神华煤直接液化厂煤液化残渣（DCLR）和橄榄石矿，研究了百公斤级实验装置中液化残渣的反应特性、神东煤掺入液化残渣共热解及神东煤掺入橄榄石催化热解的反应产物分布特性。这项成果于7月14日以《百公斤级神东煤热解产物分布调节方法研究》为题（点击查看）在线发表于《洁净煤技术》。

1-瓷球料仓 2-液化残渣/橄榄石料仓 3-原煤料仓4-一级瓷球加热器 5-二级瓷球加热器6-原煤给料螺旋 7-预混螺旋 8-回转窑干燥器 9-回转窑热解器 10-半焦冷却器 11-半焦收集罐12-干燥旋风分离器 13-干燥煤粉收集罐 14-热解旋风分离器 15-热解煤粉收集罐16-焦油冷却器 17-焦油收集罐 18-气柜 19-缓冲罐 20-水封罐 21-引风机

　　研究工艺流程为：

原煤经给料螺旋进入回转窑干燥器，被窑头进入的热N₂加热干燥，干燥后的煤进入预混螺旋。窑尾干燥气进入旋风除尘器，除去携带的煤粉后去尾气处理系统。热载体瓷球进入一级瓷球加热器，一级、二级瓷球加热器内布有电加热，瓷球被至400℃后进入二级瓷球加热器，被加热至750℃后，进入预混螺旋，同时液化残渣/橄榄石由料仓进入预混螺旋，与瓷球和干燥煤进行快速预混和，混合后进入回转窑热解器，并停留一定时间，以确保热解反应充分。

反应后的瓷球、半焦、液化残渣半焦/橄榄石进入半焦冷却器，半焦冷却器内布有循环水冷却管，通入20℃冷却水将热物料冷却至80℃以下，进入半焦收集罐。来自回转窑热解器的热解气进入到热解旋风分离器进行除尘，焦粉被收集后热解气进入焦油冷却器，冷却器换热管内通入5℃冷却水将焦油组分冷凝回收，反应结束后通过焦油冷却器和焦油收集罐称重与反应前重量差减得出反应生成焦油和水的重量。

反应结束后，焦油冷却器内通入热氮气加热回收粘结在内壁上的焦油，再用甲苯清洗冷却器，以减少焦油称重环节的实验误差。将所得焦油和水及甲苯清洗液的混合物进行蒸馏，得到热解水和焦油的产量。热解气最后进入气柜进行计量后，由引风机排至尾气处理系统。

　　研究发现：

　　（1）液化残渣与神东煤共热解存在最佳配比：随着神东煤掺入液化残渣量的增加，热解半焦产率先下降，后增加；焦油产率先增加，后降低；当液化残渣掺入量为15%时，半焦产率达到最低值，为75.07%，焦油产率达到最大值，为8.32%。神东煤掺入橄榄石对热解转化率起到促进作用，橄榄石掺入量在3%,、5%、10%变化时，半焦产率降低，焦油产率降低，热解气产率增加，但是考虑到橄榄石掺入量大影响产品半焦灰含量并降低热解过程热效率，选取掺入量为5%为宜。

　　（2）三种热解原料的热解气组成，神东煤中掺入15%液化残渣后，热解气组分中除H₂含量增加外，其它组分含量均有所下降；神东煤掺入5%橄榄石后，热解气组分中CO₂、CH₄和H₂含量提高，其它组分含量降低。

　　（3）神东煤热解焦油轻质组分占比61.89%，重质组分为38.11%；神东煤掺入15%液化残渣的热解焦油中，沥青组分含量升高至53.45%，其它馏分段含量均下降，焦油轻质组分占比46.55%，重质组分为53.45%，焦油产量提高，但焦油品质下降；神东煤掺入5%橄榄石的热解焦油组分中，沸点小于360℃的馏分段含量较神东煤焦油明显提高，沥青含量降至29.72%，焦油轻质组分占比70.28%，重质组分为29.72%，焦油品质提高，但焦油的产率有所降低。随着液化残渣和橄榄石的掺入，半焦中的官能团含量明显降低。