煤的热解转化和脱硫研究

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1、大连理工大学博士学位论文DoCToRALDiSSER’rAT【ON煤的热解转化和脱硫研究刘全润学科、专业：≤艺学王艺指导教g器：胡港权教受摘要燃煤排放的S02是引起大气污染的熏要原因，因此煤中硫的脱除是洁净煤研究的重要课题。本论文以提高煤热解脱硫率和焦油产率为目标，主要研究了热解和加氢热解过程中硫的变迁规律和矿物质对热解脱硫的影响，归纳了影响煤热解脱硫效率的几个主要问题。针对这些问题，探讨了三种新的热解脱硫过程。论文具体的研究内容和取得的研究结果包括：1．以神府煤和霍林格勒煤为例，在热重分析仪上考察了煤中矿物质以及三种外加矿物

2、质A1203、CaO和K2C03对煤热解反应性和动力学的影响。试验结果表明：煤的内在矿物质对煤的热解转化影响不大；对于高灰煤，由于煤中矿物质本身的热分解，原煤的热解转化率比脱灰煤略高。所研究的三种外加矿物质列‘煤热解转化有催化作用，催化特性与矿物质种类和煤本身性质有关。外加矿物质可改变煤热解的特征温度并降低煤热解的活化能。2．在加压固定床上研究了矿物质对义马煤热解和加氢热解产物分布规律以及不同形态硫转化的影响。研究发现，在氮气气氛下热解，煤中的矿物质对煤本身的大分子碳骨架裂解没有影响，不能改变煤的热解转化率，但可催化初级挥发分

3、为气态小分子，减少焦油收率，即改变初级挥发分在气液相中的分配；在氯气气氛下热解，煤中的矿物质对煤的整个热解过程都有催化作用。研究结果表明，煤中碱性矿物质的固硫作用、黄铁矿分解不彻底，以致形成难以分解的FeS滞留于半焦，以及黄铁矿硫向有机硫的转化是影响煤热解脱硫效率提高的三个主要问题。3．探讨了在煤中添加KOH／NaOH热解并结合水洗的两步法热解脱硫过程。试验结果表明：在高硫煤中加入一定量的KOH或NaOH和煤共热解，使煤中的硫尽可能转化为易溶于水的钾盐或钠盐，然后对半焦水洗，这种两步法脱硫过程可以大幅度提高煤热解和加氢热解脱硫

4、率，明显降低半焦的硫含量。义马煤和兖州煤添加10％的KOH或NaOH时，在600℃的热解和加氢热解脱硫效率可以达到70～80％，半焦硫含量可降低到原煤的三分之一左右。在该过程中，氢气在提高脱硫效率方面的优势并不十分明显，因此无需采用加氢热解。4．研究了在热解气氛中添加部分乙烯对热解脱硫的影响。结果发现，在热解反应过程中，通过添加乙烯作为含硫化合物(主要是H2s、单质硫聚合物等)的俘获剂，可以抑制二次固硫反应，提高煤的热解半焦产率和脱硫率，降低半焦含硫量。乙烯对煤热解脱硫提高的效果与煤本身的性质以及煤中硫的形态有关。大连理工大学

5、博士学位论文5．研究了以甲烷部分催化氧化反应的产物为热解反应气氛，提高煤热解焦油产率和脱硫效率的可能性。研究结果表明，甲烷部分催化氧化和煤热解过程相结合，可以形成一种新的煤热加工过程，即甲烷部分催化氧化和煤热解偶合过程。该过程充分利用甲烷催化氧化过程中产生的具有供氢性质的自由基，大大提高了煤热解的焦油产率。相对于加氢热解，甲烷部分催化氧化和煤热解偶合过程焦油产率大幅度提高，半焦产率和热解相当。对不同煤种，在合适的条件下焦油产率相当于煤加氢热解焦油产率的1，7～2．3倍。在甲烷部分催化氧化和煤热解偶合过程中，煤热解脱硫率接近相同

6、条件下加氢热解脱硫率。关键词：煤；热解；硫；矿物质；KOH；NaOIt：乙烯；甲烷；焦油IIAbs仃actAbstractS02isoneofthemajorfactorstobringaboutenvironmentpollutionbecauseofcoalburning，sodesulfurizationofcoalisanimportantissueincleancoalresearch．Forimprovingthedesulfurizationefficiencyandtaryieldofcoalpyrolysis

7、，theeffectofmineralonsulfurbehaviorsduringcoalpyrolysisandhydropyrolysisWaSstudied，andthemainproblemstOprohibitthedesulfurizationofcoalduringpyrolysiswereanalyzed．Tosolvetheseprobiems，threenewdesulfurizationprocessesconcemedtocoalpyrolysisweredeveloped．Themainresear

8、chworksandresultsinthispaperareasfollows：1．TwoChinesecoals，ShenfusubbituminouscoalandHnolingelelignite，wereusedtOinvestigatetheeffectofinh