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随着国民经济的快速发展,原油对外依存度的不断攀升,低阶煤的热解制取煤焦油,进一步加工成油品,对缓解我国石油短缺具有重要的意义。相对于传统加热方式下的催化加氢热解,微波加热已开始应用于煤热解和甲烷催化转化领域的研究,但在甲烷-煤微波共热解领域的研究较少。本论文在考察了原煤及其半焦在微波场中的升温特性的基础上,以煤本身的热解半焦作为微波吸收剂,研究了煤焦配比和热解温度对煤的微波热解特性,并对比研究了微波加热和常规加热条件下煤热解的产物生成和分布规律;以煤本身的热解半焦作为甲烷裂解催化剂,研究了半焦制备温度、反应温度、催化时间和空速对甲烷催化转化的影响,并探讨微波环境下煤半焦的催化和失活机理;以甲烷作为热解反应气氛,添加少量半焦同时作为煤热解的微波吸收剂和甲烷催化裂解的催化剂,研究了甲烷-煤微波共热解过程中产物分布规律及焦油的生成规律。主要研究结果如下:(1)内蒙褐煤和神木长焰煤是一种微波弱吸收剂,需加入一定量的半焦才能在微波场中发生热解反应,而其650℃半焦是一种很好的微波吸收剂。相同条件下,与常规热解相比,微波热解油产率、半焦和水产率降低,气体产率增加,其中CO和H2产率显著提高。(2)微波辐照下,半焦是一种很好的甲烷裂解催化剂。增加半焦制备温度、反应温度和降低空速有利于提高甲烷的转化率,半焦催化活性随反应时间的增加显著降低的主要原因是表面结构特性的改变和含氧官能团数的减少。(3)煤热解半焦能够同时作为微波吸收剂和甲烷裂解催化剂,CH4气氛下,添加一定量的半焦能够提高煤微波热解过程的焦油收率。内蒙Ⅱ褐煤和神木长焰煤微波热解焦油产率分别在550℃和650℃左右时达到最大,分别是N2气氛下焦油产率的1.22倍和1.19倍。(4)对煤焦油进行GC-MS分析可知:煤焦油小于300℃馏分中的主要成分是酚(含取代基酚)和脂肪烃,加热方式对焦油成分中多环芳烃和苯(含取代基苯)的含量影响较大,而甲烷气氛对煤微波热解产生的焦油成分影响较小。