煤在电弧等离子体中裂解制取有机物(主要为乙炔)是二十世纪六十年代以来各国科学家相继进行研究探索的有关煤高效、洁净、深度加工转化方面的重大课题。此工艺过程具有潜在的工业应用前景，考虑到我国贫油富煤的现实，以煤炭为原料制取乙炔对我国乃至世界均具有重要的战略意义。太原理工大学一碳化学与化工国家重点实验室与清华大学热能系合作对此进行了卓有成效的研究，该课题作为国家自然科学基金重点资助项目，其突破性进展必将改变煤炭资源利用的格局。 本文在选取了不同煤种实验的基础上，主要考察了乙炔产率、气相产物总收率(转化率)、乙炔在烃类中的选择性、乙炔和一氧化碳竞争性、比能耗等主要工艺指标变化对热解结果的影响，应用热解转化率和乙炔收率较高的几种煤进一步进行实验研究，确定了反应器沿程浓度，找出了合适的淬冷位置，进 太原理工大学硕士论文而考察了煤比烩、淬冷与否等对乙炔收率和选择性的影响，而后通过改变操作条件(功率、气氛比例)、改进反应器结构和热效率进一步考察，总结了等离子体裂解煤产生气相产物的变化规律和主要影响因素，指出煤中挥发份的质和量不仅影响乙炔收率，而且影响结焦过程。不仅脂肪族碳参与生成乙炔的反应而且芳香族的碳也参与了乙炔的生成反应。乙炔和一氧化碳的生成反应是相互竞争的，淬冷和改善等离子体气氛中氢的比例有利于提高乙炔收率。过程的热效率是该工艺过程的关键，而热量向煤粒的传递又是煤在电弧等离子体中裂解形成乙炔机理的控制步骤，要受到操作条件的制约，因此改进反应器的结构和热效率可提高乙炔收率和抑制结焦过程。随后以煤挥发份组成为基础，选取模型化合物研究发现脂肪族和芳香族化合物都参与了乙炔的生成和结焦过程，但其作用各不相同，对过程的影响也不同。 提高乙炔收率，合适的煤种是根本，体系的温度和比焙是前提，氢的参与是关键。焦的抑制和转化是该工艺连续进行的保证。芳烃类缩聚是等离子体炬中煤裂解生成碳黑的一个重要 Il 太原理工大学硕士论文途径。煤在等离子体中裂解产生的活性基团在气相中相互反应，结焦前驱物(芳烃类缩聚)在等离子体中进行聚合反应和扩散，若是气相聚合反应的速度充分大时，分子生长成高分子量，在气相中不能存留，因此形成粉末状碳黑;相反，气相反应速度低时，以低分子量状态向反应器壁扩散时间充分，故在反应器壁形成焦。等离子体煤裂解时固相物质是形成碳黑类物质，还是在反应器壁上形成焦实际是控制生成物形态和性质的问题。控制工艺操作条件或改进反应器结构减少焦沉积于器壁，而转化成高品质碳黑类物质被带出体系，则对该工艺的连续运行和过程的经济性必定是有益的探索。