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《宁夏大学》 2016年
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西部煤中低温热解特性及硫元素迁移规律的研究

冯盛丹  
【摘要】:煤的热解过程是煤气化、液化、焦化等热转化过程的首要步骤,也是转化前脱除污染物的一种有效方法,煤热解过程的研究对于煤的后续加工转化过程有着重要意义。本文利用管式炉热解装置和热重分析仪对低变质烟煤进行400-800℃热解实验,考察热解条件对热解产物析出过程的影响。利用热重分析方法,比较了单一反应模型和分布活化能模型在计算热解动力学参数过程中的差异,结果表明马莲台煤的活化能范围为50-200 kJ·mol-1。热解条件对产物分布有很大影响。不同煤种的热解过程均表现出一定的温度依赖性。随着升温速率的增加,热重(TG)和微分热重(DTG)曲线均向高温区偏移,出现热滞后现象。实验温度范围内,惰性气氛下,煤焦的产率随着温度的升高而降低,600-650℃时焦油产率最大,马莲台煤达18.89%。热解气的主要成分为H2、CH4、CO、CO2,各挥发分产率随着热解终温的升高而增大;不同挥发分产物的析出温度区间随温度的变化趋势不同,H2和CO的体积分数随着温度的升高而增大,CH4、CO2、C2H6、C2H4、N2、H2S等气体的体积分数随着温度的升高而减小。还原性气氛下烃类气体和焦油产率较高。与氩气气氛相比,马莲台煤800℃时CH4和焦油产率分别提高1.80%和4.3%。研究发现煤质特性对热解产物的分布影响较大,煤中H/C越大,热解时烃类气体的产率越高,O/C越大,热解时CO和CO2产率越高。实验所选四种煤中新疆煤各气体产率最高。因此,针对煤质特性的不同,可根据加工需求控制反应条件和工艺路线,以达到煤炭定向、高效转化的目的。在研究煤热解性质的同时还对不同热解温度下煤中硫的迁移转化过程进行了分析,结果表明,烟煤中的硫主要以黄铁矿和有机硫的形式存在,黄铁矿硫在低温段发生分解,生成H2S,一部分转移至气相产物中,另一部分与煤中的有机质发生反应,生成更为稳定的有机态硫,如噻吩。热解过程中,硫脱除率随温度的升高而增大,在650℃以上基本保持稳定,马莲台煤650℃以上时脱硫率基本维持在46%,且煤中碱性矿物质的存在也会降低硫的脱除率。整个热解过程中不同形态的硫是可以相互转化的。故在实际生产过程中可以通过控制热解温度在650℃以达到热解脱硫得目的,也可根据不同条件下硫的存在形态采取有针对性的方法进行含硫污染物的治理。
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ530.2

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