霍州煤熱解預脫硫及其熱解氣體分析.pdf

1、本論文以人們研究較少的霍州(HZ)煤為研究對象，采用流化床反應體系考察惰性氣氛及微量氧氣氛下的熱解脫硫效果，并采用PY-MS對脫硫機理進行了考察。流化床熱解脫硫‘通過對霍州原煤在不同氧氣濃度下熱解研究后發(fā)現(xiàn)，熱解脫硫最佳條件為：5.5％O<,2>-N<,2>氣氛，熱解溫度為700℃。在此氧氣濃度和熱解溫度下，氧氣只是選擇性地斷裂了C-S鍵，而更高的氧氣濃度會增強C-C鍵的選擇性斷裂，從而導致半焦收率的下降。脫除的硫在焦油中的比例隨著溫度

2、的升高在700℃以前逐漸增加；在同一溫度(除800℃外)下，硫在焦油中的比例隨著氧氣濃度的增加也呈現(xiàn)出增加的趨勢。但在8.5％氧氣濃度下，與5.5％氧氣濃度相比，硫在焦油中所占的比例變化不大，這說明氧氣濃度較高時，也能使焦油中的有機硫結(jié)構氧化，從而使一部分硫逸出在氣相中。 熱解氣體分析在惰性氣氛下熱解時發(fā)現(xiàn)，H<,2>S和SO<,2>的逸出趨勢幾乎相同，說明在熱解過程中產(chǎn)生的含硫自由基既可以與煤中的氧結(jié)合也可以與煤中的氫結(jié)合。C

3、OS的逸出則主要與煤中有機質(zhì)的結(jié)構有關，F(xiàn)eS<,2>對其逸出的貢獻不大。此外，在實驗中還檢測到了少量的CS<,2>和C<,4>H<,4>S。在1％O<,2>-He氣氛下對霍州煤進行熱解時發(fā)現(xiàn)，氧化性氣氛更有利于煤的熱解脫硫。與惰性氣氛相比，氧化性氣氛不但可以使黃鐵礦的分解溫度顯著提前，還可以使不穩(wěn)定有機硫在更低的溫度下被脫除。更重要的是，氧化性氣氛不但可以脫除煤中不穩(wěn)定的有機硫，還可以使部分穩(wěn)定的有機硫(如芳香硫、噻吩硫)在相對較低的

4、溫度下(600℃)被脫除。此外，在1％O<,2>-He氣氛下，COS的逸出量比惰性氣氛下有明顯的增加。通過對比原煤、脫灰煤和脫黃鐵礦煤熱解氣體的逸出情況發(fā)現(xiàn)，在熱解過程中，氧氣對C-S鍵和C-C鍵的斷裂具有選擇性：在熱解溫度不太高時，氧氣首先是對煤中較弱的C-S鍵進行選擇性斷裂。但當溫度繼續(xù)升高后，氧在斷裂C-S鍵的同時，也使煤中的C-C鍵發(fā)生了斷裂。 在2％O<,2>-He氣氛下對霍州煤進行熱解的過程中發(fā)現(xiàn)，增加氧氣濃度不會降

5、低不穩(wěn)定有機硫的逸出溫度，卻使SO<,2>和COS的逸出量明顯增大，而且可以使SO<,2>的逸出在相對較低的溫度下結(jié)束。但是氧氣濃度、熱解溫度過高雖然會提高煤的脫硫率，卻會使半焦產(chǎn)率顯著下降。 通過對熱解過程中非含硫氣體逸出情況的分析發(fā)現(xiàn)，氧化性氣氛下非含硫氣體中大部分氣體的逸出量比惰性氣氛下的逸出量明顯減少。但是當把氧氣濃度由1％放大到2％時，大部分非含硫氣體的逸出量反而比1％O<,2>時的逸出量大，這說明過高的氧氣濃度會使煤