煤的熱解轉(zhuǎn)化和脫硫研究.pdf

1、燃煤排放的SO2是引起大氣污染的重要原因，因此煤中硫的脫除是潔凈煤研究的重要課題。該論文以提高煤熱解脫硫率和焦油產(chǎn)率為目標(biāo)，主要研究了熱解和加氫熱解過程中硫的變遷規(guī)律和礦物質(zhì)對熱解脫硫的影響，歸納了影響煤熱解脫硫效率的幾個主要問題。針對這些問題，探討了三種新的熱解脫硫過程。 研究內(nèi)容和研究結(jié)果： 1.以神府煤和霍林格勒煤為例，在熱重分析儀上考察了煤中礦物質(zhì)以及三種外加礦物質(zhì)Al2O3、CaO和K2CO3對煤熱解反應(yīng)性和動

2、力學(xué)的影響。試驗結(jié)果表明：煤的內(nèi)在礦物質(zhì)對煤的熱解轉(zhuǎn)化影響不大；對于高灰煤，由于煤中礦物質(zhì)本身的熱分解，原煤的熱解轉(zhuǎn)化率比脫灰煤略高。所研究的三種外加礦物質(zhì)對煤熱解轉(zhuǎn)化有催化作用，催化特性與礦物質(zhì)種類和煤本身性質(zhì)有關(guān)。外加礦物質(zhì)可改變煤熱解的特征溫度并降低煤熱解的活化能。 2.在加壓固定床上研究了礦物質(zhì)對義馬煤熱解和加氫熱解產(chǎn)物分布規(guī)律以及不同形態(tài)硫轉(zhuǎn)化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在氮氣氣氛下熱解，煤中的礦物質(zhì)對煤本身的大分子碳骨架裂解沒

3、有影響，不能改變煤的熱解轉(zhuǎn)化率，但可催化初級揮發(fā)分為氣態(tài)小分子，減少焦油收率，即改變初級揮發(fā)分在氣液相中的分配；在氫氣氣氛下熱解，煤中的礦物質(zhì)對煤的整個熱解過程都有催化作用。研究結(jié)果表明，煤中堿性礦物質(zhì)的固硫作用、黃鐵礦分解不徹底，以致形成難以分解的FeS滯留于半焦，以及黃鐵礦硫向有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化是影響煤熱解脫硫效率提高的三個主要問題。 3.探討了在煤中添加KOH/NaOH熱解并結(jié)合水洗的兩步法熱解脫硫過程。試驗結(jié)果表明：在高硫煤中

4、加入一定量的KOH或NaOH和煤共熱解，使煤中的硫盡可能轉(zhuǎn)化為易溶于水的鉀鹽或鈉鹽，然后對半焦水洗，這種兩步法脫硫過程可以大幅度提高煤熱解和加氫熱解脫硫率，明顯降低半焦的硫含量。義馬煤和兗州煤添加10％的KOH或NaOH時，在600℃的熱解和加氫熱解脫硫效率可以達(dá)到70％～80％，半焦硫含量可降低到原煤的三分之一左右。在該過程中，氫氣在提高脫硫效率方面的優(yōu)勢并不十分明顯，因此無需采用加氫熱解。 4.研究了在熱解氣氛中添加部分乙烯

5、對熱解脫硫的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在熱解反應(yīng)過程中，通過添加乙烯作為含硫化合物(主要是H2S、單質(zhì)硫聚合物等)的俘獲劑，可以抑制二次固硫反應(yīng)，提高煤的熱解半焦產(chǎn)率和脫硫率，降低半焦含硫量。乙烯對煤熱解脫硫提高的效果與煤本身的性質(zhì)以及煤中硫的形態(tài)有關(guān)。 5.研究了以甲烷部分催化氧化反應(yīng)的產(chǎn)物為熱解反應(yīng)氣氛，提高煤熱解焦油產(chǎn)率和脫硫效率的可能性。研究結(jié)果表明，甲烷部分催化氧化和煤熱解過程相結(jié)合，可以形成一種新的煤熱加工過程，即甲烷部分催化