煤熱解與甲烷水蒸氣重整耦合過程硫行為研究.pdf

1、硫是煤中主要雜原子，是制約煤炭清潔高效利用的主要障礙。煤直接燃燒排放的硫（主要是SO2）是導(dǎo)致酸雨和臭氧層破壞等環(huán)境污染的主要原因。從節(jié)能、環(huán)保的角度考慮，發(fā)展?jié)崈裘禾坷眉夹g(shù)，實現(xiàn)煤炭的清潔高效利用，已成為我國煤炭加工利用中亟待解決的問題。針對課題組提出的煤熱解與甲烷水蒸氣重整耦合過程(CP-SRM)新工藝，本論文主要研究煤在CP-SRM過程中的熱解行為及硫行為。
　　本論文主要選取興和煤(XH)和內(nèi)蒙古褐煤(IM)，利用熱重分

2、析和熱解-飛行時間質(zhì)譜研究煤熱解行為，利用固定床反應(yīng)器研究煤熱解產(chǎn)物分布。熱重分析表明XH和IM的熱解行為存在一定的差別，其中IM中黃鐵礦含量相對較高，質(zhì)譜分析表明H2S和SO2的逸出與煤中的黃鐵礦分解有關(guān)。固定床熱解表明:在相同熱解條件下，CP-SRM過程焦油產(chǎn)率最高，半焦產(chǎn)率與N2氣氛下的相當(dāng)。
　　利用固定床反應(yīng)器研究煤的性質(zhì)和熱解反應(yīng)條件（熱解溫度、停留時間、H2O/CH4流量比、CH4流量和催化劑等）對CP-SRM過程中

3、硫行為的影響。結(jié)果表明:熱解反應(yīng)條件中，熱解溫度對煤熱解過程中硫遷移規(guī)律有重要影響，提高溫度有利于煤中硫向氣相逸出，提高脫硫率。延長停留時間、提高H2O/CH4流量比、增大甲烷流量和添加催化劑均有助于提高脫硫率和降低半焦的硫含量。綜合考慮熱解脫硫率和焦油產(chǎn)率，確定XH和IM在CP-SRM過程中硫脫除的適宜反應(yīng)條件:熱解溫度為650℃，停留時間為20 min，H2O/CH4流量比為1∶1，CH4流量為140 ml/min，1 g Ni/A

4、l2O3。以IM為例研究硫在熱解產(chǎn)物中的分布，煤中大部分硫存在于半焦和氣體中，僅有少量硫轉(zhuǎn)移到焦油中。同N2氣氛下熱解相比，CP-SRM過程促進煤中更多的硫轉(zhuǎn)移到氣相中。
　　為了提高CP-SRM過程的脫硫率，提出了一個熱解-水洗脫硫工藝。一定量的Na2CO3添加到原煤中，使煤中的硫在CP-SRM過程中盡量轉(zhuǎn)化為Na2S，再經(jīng)過水洗過程除去。結(jié)果表明:該熱解-水洗脫硫工藝可以有效地提高熱解脫硫率，顯著降低半焦的硫含量。添加10％