富煤贫油少气的能源结构,导致我国目前能源消耗仍以煤炭为主,神华集团开展的“燃煤烟气硫回收及资源化利用技术”项目通过在电厂中利用煤粉高温快速制备的活性焦对SO₂进行吸附并且回收硫资源,这不仅能够很好地减轻环境污染,而且可以缓解我国硫资源匮乏的局势。但由于对高温快速制焦过程中产物的综合研究较少,且人们往往过度关注半焦性质而忽略了焦油和气体产物,导致制焦过程中因焦油凝结而产生管道堵塞等危害,增加维护成本;而气体产物通常参与燃烧等反应,因此其热值也值得考量。针对这一问题,本文对不同反应气氛下制焦过程中的产物进行了综合性研究,并对新型两段式制焦反应器提出工艺改进的实验依据。本文首先对高挥发分煤在惰性气氛下进行了快速制焦实验,研究了其三相产物的产率及相关性质,并对焦油组分进行了重点关注,研究反应温度和反应停留时间对各产物的变化规律。然后,分别以CO₂和H₂O为活化剂加入惰性气氛中,研究反应温度、反应停留时间及活化剂浓度对各产物的变化规律,总结出较佳的工艺应用条件。对焦产率及性质的研究表明,高温快速制焦中提高反应温度和反应停留时间都会使焦的产率降低并促进焦中孔隙结构的形成,增大比表面积,但温度过高孔隙结构又会被破坏;CO₂和H₂O都能有效降低焦的产率,且能增大焦的比表面积。从实验结果看来,在高温下CO₂的活化效果略优于H₂O,并且活化剂浓度的升高能继续增大焦的比表面积。对焦油产率及性质的研究表明,反应温度、反应停留时间的增加都能够降低焦油的产率,且CO₂和H₂O的加入能够抑制焦油生成,但H₂O的抑制效果更佳;高温快速制焦过程中焦油的主要产物都以芳香烃类物质为主,且随着反应温度的升高,焦油物质种类减少,芳香烃类衍生物含量降低,高沸点物质增加。在N_2CO₂气氛下,产生的焦油重质组分更多,物质沸点也更高;而在N_2H2O气氛下由于水蒸气对焦油分子脱氢环化现象的抑制,使焦油的重质组分含量相对较低,有利于焦油的流动性。对气体产物的研究表明,在高温快速制焦中,随着反应温度、反应停留时间和活化剂浓度的升高,气体产率都升高,但气体热值却随之降低。CO₂的加入能够有效提升气体产物的热值。在800-1100℃下滴管炉内高温快速制焦中,在三种气氛下得到的较佳的低焦油工况分别为:N₂气氛下选择反应温度为1100℃,停留时间为5s;N_2CO₂气氛下选择反应温度为1000℃,CO₂比例为30%;N_2H2O气氛下选择反应温度为1100℃,停留时间为5s,进水量为2-3.5ml/min。