煤慢速升温热解过程中冠醚对硫脱除率的影响.pdf

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1、第5期(总第168期)煤化工No．5(TotalNo．168)2013年1O月CoalChemicalIndusOct．2013煤慢速升温热解过程中冠醚对硫脱除率的影响王宝凤，亢强．-，朱永满，李丽荣，黄亚茹·，张进军(1．山西师范大学，山西临汾041004；2．临汾职业技术学院，山西临汾041004)摘要在固定床反应器中研究了团柏煤中硫在氮气气氛下随温度、停留时间的变迁规律，并考察了煤慢速升温热解过程中添加18一冠一6或二苯并一18一冠一6对硫脱除率的影响。结果表明：在煤热解过程中添加18-冠一6或

2、二苯并一18一冠一6都有利于总硫的脱除；当热解温度大于550℃时，相同条件下添~JD-苯并-18-冠一6时总硫的脱除效果明显优于添加l8一冠一6；在煤热解过程中，添加二苯并一18一冠一6也可提高有机硫的脱除率；当热解温度小于650℃时，添加18一冠一6或二苯并一18一冠一6，同时可明显提高黄铁矿硫的脱除率。通过对热解半焦进一步的脱附实验和孔结构分析，发现在原煤热解过程中，添加l8一冠一6或二苯并-18-冠一6，可以使半焦平均孔径变大。关键词煤，热解，冠醚，硫脱除率文章编号：1005—9598(2013

3、)一05—0025—04中图分类号：TQ53文献标识码：A解过程中对硫变迁行为的影响。引言1实验我国利用煤炭的主要方式是直接燃烧．这样不仅使大量S0直接排人大气，造成环境污染。而且在1．1煤样的选取及制备燃烧过程中产生的S0和H2S等，还会给燃烧设备带选用霍州团柏煤作为实验用煤．煤样的元素分来不同程度的腐蚀所以如何进行燃前脱硫是当前析、工业分析和灰成分分析分别见表1和表2．硫的非常关注的问题。煤的热解预处理能够同时除去煤形态分布见表3。中的部分无机硫和有机硫，并得到低硫半焦。尽管表1原煤的工业分析和元

4、素分析％目前关于煤热解过程中脱除硫的研究报道已经有工业分析很多⋯，但这方面的研究仍需进一步深入。冠醚类化^f日dAadFCadad合物作为一种超分子主体化合物．具有环状空腔结2．8925．3l59．5812．22构．能与很多离子或中性分子通过偶极一离子作用元素分析或氢键形成稳定的配合物．并能够提高与阳离子结CHNS01)合的阴离子或阴离子团的反应活性．使与之结合的61．692．830．923．9030．66阴离子的反应变得更为容易：同时，冠醚还具有特注：1)0含量通过差减法计算得到，其他均为殊的分子组

5、合方式．对很多极性位置异构体的分离测量值。具有高的选择性[2-4]；另外，冠醚存在氢键，在有机反表2原煤的灰成分分析％应中可用作催化剂[5]。因此．本实验选择冠醚中典型化合物18一冠一6和二苯并18一冠一6作为重要的络合剂和相转移催化剂．考察了二者在煤慢速升温热收稿日期：2013—05—13基金项目：教育部高等学校博士学科点专项基金(2o09140412o002)；山西省青年科技基金(2011021008—1)作者简介：王宝凤(1977一)，女，山西代县，副教授，博士，1999年本科毕业于太原理工大学

6、化工工艺专业，现从事煤转化方面的研究工作，E-mail：wangbaofeng2o09@163．tom。2013年1O月王宝凤等：煤慢速升温热解过程中冠醚对硫脱除率的影响一27升高到650℃时．二者可以提高黄铁矿硫的脱除率．且＼相同条件下添加18-冠一6时黄铁矿硫的脱除率明显褂高于添加二苯并一l8一冠一6时的脱除率：而当热解温菩度大于650℃时．煤热解过程中添加18一冠一6却使黄檑铁矿硫的脱除率有所降低。说明高温时(>650℃)添加18-冠一6抑制了黄铁矿硫的脱除．因此在后面实验过极停留时间／min程

7、中．考察停留时间的影响时。就设定热解温度为650℃。一·一原煤一·一原煤+18一冠一6从图2(c)可以看出．相同条件下煤热解过程中添加二一·一原煤+二苯并一l8一冠一6苯并-18-冠一6可以明显提高有机硫的脱除率：当热(b)黄铁矿硫解温度大于650℃时．添加18一冠一6也可以提高有机硫的脱除率．但当热解温度小于650℃时．没有明显的＼规律性褂据文献报道[6]．温度对煤中硫的析出影响显著，馨温度越高，硫析出量越多，析出速率越快，析出时间越梧短．能够稳定存在的含硫有机物和无机物越少。在低压和短的反应时间内

8、．使用较高的温度，能够得到较停留时间／min好的脱硫效果[实验研究结果与文献报道结果一一·一原煤一·一原煤+18一冠一6致。另外，在不同温度下，添加了18一冠一6或二苯并一·一原煤+-苯并一18一冠一6一18一冠一6后．煤慢速升温热解时，18一冠一6或二苯(C)有机硫并一18-冠一6会热解挥发．并在煤样中留下很多的“空穴”．这些“空穴”给煤热解时硫的析出提供了很大图3不同停留时间下总硫及各形态硫的脱除率的方便因此添加l8一冠一6或二苯并一l8一冠一6后，