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添加剂对炼焦煤在干馏过程中脱硫性能影响的研究

钟祥云  
【摘要】: 本文以硫含量较高的宁夏8~#气煤(NX8)、宁夏9~#气煤(NX9)、马兰肥煤(ML)、镇城底肥煤(ZCD)、介休焦煤(JX)、开滦焦煤(KL)、五亩冲1/3焦煤(WMC)、竹山塘1/3焦煤(ZST)为原料,以H_3BO_3、AlCl_3、MgCl_2为添加剂,以阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(1231)、十六烷基三甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)为辅助添加剂。通过溶液浸渍的方法将添加剂担载于炼焦煤颗粒表面,使炼焦煤中硫在干馏过程中得到最大化析出,从而可使高硫炼焦煤资源的利用得到提高。 实验主要探讨了干馏条件、添加剂种类、添加剂浓度、表面活性剂种类等条件对各煤样及部分煤样煤岩显微组分富集物脱硫性能的影响;考察了部分煤样在1.5公斤实验焦炉干馏过程中的脱硫性能,并对焦的结构强度及显微强度进行了研究;同时对NX8原煤及其担载添加剂煤样,在固定床干馏过程中硫化物析出曲线进行动力学处理。实验确定的较佳干馏条件为升温速率12℃/min、干馏终温900℃、停留时间10min。NX8煤、ZCD煤、Ⅸ煤、ZST煤分别担载4w%的H_3BO_3、AlCl_3、MgCl_2后,所得干馏焦中硫含量显著降低,脱硫率增加,其中AlCl_3和MgCl_2的效果较好,NX8煤、ZCD煤、ZST煤担载4w%的AlCl_3后,脱硫率分别比原煤提高15.55、14.76、17.93个百分点;JX煤担载4w%的MgCl_2后脱硫率比原煤提高15.95个百分点。随添加剂浓度的增加干馏焦中各种形态硫含量减少,全硫脱硫率增加,当AlCl_3的浓度增加到4w%时,NX8煤、NX9煤、ML煤、ZCD煤、JX煤、KL煤、WMC煤、ZST煤干馏全硫脱硫率分别比原煤提高15.55、9.76、18.66、14.76、12.59、15.36、18.64、17.93个百分点。阳离子表面活性剂1231、1631及1831能进一步提高炼焦煤脱硫性能,随着表面活性剂疏水基链的缩短,促进作用增强。煤岩显微组分富集物的干馏脱硫率大小顺序为镜质组富集物(VC)>惰质组富集物(IC)>矿物质富集物(MC),AlCl_3对各煤样富集组分干馏脱硫的促进作用大小顺序为VC>IC>MC,NX8煤、ZCD煤、KL煤、WMC煤VC担载4w%的AlCl_3及临界胶束浓度(CMC)的1231以后,脱硫率分别提高18.55、20.18、18.50、22.17个百分点。NX8煤显微组分富集物在固定床干馏过程中,析出气体硫化物含量的大小顺序为MC>VC>IC。担载4w%的AlCl_3及CMC的1231对1.5公斤实验焦炉干馏脱硫有促进作用,可使NX8煤、ZCD煤、KL煤、WMC煤脱硫率提高4.59、4.90、5.12、8.92个百分点,但担载添加剂以后干馏焦的结构强度及显微下降。NX8原煤及煤岩显微组分富集物煤样在固定床干馏过程中,硫化物析出动力学曲线可用两段或三段一级反应进行拟合,拟合效果较好,各煤样担载4w%的AlCl_3及CMC的1231可使硫化物在主要干馏温度区间的析出活化能(E)减小,有利于硫化物析出。硫化物析出的动力学模型分三步进行,通过对实验数据的分析及理论计算认为第一步反应为控速步骤。


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