煤的熱解轉化和脫硫研究.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率為目標，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。 研究內容和研究結果： 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以及三種外加礦物質Al2O3、CaO和K2CO3對煤熱解反應性和動

2、力學的影響。試驗結果表明：煤的內在礦物質對煤的熱解轉化影響不大；對于高灰煤，由于煤中礦物質本身的熱分解，原煤的熱解轉化率比脫灰煤略高。所研究的三種外加礦物質對煤熱解轉化有催化作用，催化特性與礦物質種類和煤本身性質有關。外加礦物質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對義馬煤熱解和加氫熱解產物分布規(guī)律以及不同形態(tài)硫轉化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在氮氣氣氛下熱解，煤中的礦物質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，煤中的礦物質對煤的整個熱解過程都有催化作用。研究結果表明，煤中堿性礦物質的固硫作用、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硫的轉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熱解并結合水洗的兩步法熱解脫硫過程。試驗結果表明：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。結果發(fā)現(xiàn)，在熱解反應過程中，通過添加乙烯作為含硫化合物(主要是H2S、單質硫聚合物等)的俘獲劑，可以抑制二次固硫反應，提高煤的熱解半焦產率和脫硫率，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以及煤中硫的形態(tài)有關。 5.研究了以甲烷部分催化氧化反應的產物為熱解反應氣氛，提高煤熱解焦油產率和脫硫效率的可能性。研究結果表明，甲烷部分催化氧化和煤熱解過程相結合，可以形成一種新的煤熱加工過程，即甲烷部分催化