預處理脫硫及熱歷程對煤熱解中硫、氮變遷規(guī)律的影響.pdf

1、煤中硫、氮是主要的環(huán)境污染源之一，已成為制約煤炭開發(fā)和利用經(jīng)濟可行性的重要因素。研究煤熱解過程中硫、氮的生成機理及影響因素，能夠為煤炭加工過程中硫、氮的協(xié)同控制提供重要的參考價值。論文選擇四種不同變質程度的中國典型煤種：錫盟煤、義馬煤、兗州煤及遵義煤為研究對象，針對煤中礦物質和硫的含量及賦存特征，分別進行浮選、HCI／HF酸洗脫灰、HNO3酸洗及超聲萃取等預處理方法脫除煤中的礦物質及形態(tài)硫，在固定床反應器中進行原煤及預處理煤樣的熱解實驗

2、?？疾炝嗣旱臒峤膺^程、煤中的礦物質及形態(tài)硫對硫、氮熱解氣相產(chǎn)物形成的影響。實驗結論主要包括以下幾個方面：
　　 原煤程序升溫熱解中，H2S和COS的釋放主要集中在300～700℃，最大逸出峰溫為450℃和600℃，分別對應于脂肪類有機硫和黃鐵礦硫的分解；NH3和HCN的釋放峰溫高于含硫氣體，主要集中在500~900℃，NH3的最大逸出峰值溫度為700℃，HCN依煤種的不同，峰溫在600～800℃之間。
　　 煤熱解受熱歷

3、程的控制，熱解終溫和停留時間共同影響硫、氮氣體的釋放。程序升溫至預定溫度后的恒溫熱解過程能夠促使煤中較穩(wěn)定的有機硫受熱分解形成H2S和COS，提高低溫熱解中含硫氣體的釋放量；溫度高于700℃時，含S氣體的釋放在程序升溫階段已趨于完成。NH3和HCN的釋放受熱解過程中揮發(fā)分形成的控制，程序升溫熱解中，NH3和HCN主要由揮發(fā)分中的H自由基和含N官能團作用而形成；恒溫熱解中，H自由基主要參與進攻暴露在煤焦體系中的含N雜環(huán)形成NH3和HCN，

4、低溫下恒溫階段的釋放量較多，高溫下恒溫釋放量較少;煤焦在高溫下熱解，芳環(huán)之間縮合反應形成的H自由基進攻焦氮雜環(huán)更易于形成NH3。
　　 礦物質能夠促進黃鐵礦硫的分解轉化，改變H2S和COS的逸出規(guī)律，同時具有固硫作用，抑制H2S和COS的形成。煤中礦物質的存在降低了HCN的釋放量，而有利于NH3的形成，高溫下使HCN向NH3,轉化的二次反應更為顯著；殘留在浮選精煤中的礦物質對促進NH3的形成起主要作用，但對HCN形成的作用不明顯

5、。
　　 浮選和硝酸酸洗脫除煤中的黃鐵礦硫，能夠改變熱解中硫、氮氣體釋放的峰型和釋放置的大小。浮選精煤中礦物質和黃鐵礦硫的脫除，使H2S和NH3的產(chǎn)率增加，COS和HCN的產(chǎn)率減少；硝酸酸洗使S、N氣體的釋放產(chǎn)率均增大，較低溫度下的COS更易形成。
　　 超聲萃取脫除有機硫對不同煤樣熱解S、N氣體產(chǎn)物形成的影響不同。
　　 兗州煤熱解中釋放的硫以H2S的形式為主，COS次之；黃鐵礦硫及有機硫的脫除，有利于兗州煤中

6、硫向COS的轉化，但這種轉化趨勢不明顯；錫盟煤中H2S的產(chǎn)率基本不變，COS的產(chǎn)率明顯減少；遵義煤中H2S和COS的釋放量均增大。超聲萃取使兗州煤的NH3和HCN產(chǎn)率增大，但HCN和NH3的產(chǎn)率比與原煤基本相當；遵義煤和錫盟煤的NH3產(chǎn)率減小，HCN產(chǎn)率增大。
　　 煤熱解過程中，含N官能團結合H自由基生成含氮氣相產(chǎn)物的競爭能力低于脂肪類有機硫，低溫下有機硫更易于與H自由基結合形成H2S，在高溫條件下?lián)]發(fā)分中的H自由基傾向于與焦