文档介绍：太原理工大学
硕士学位论文
煤中形态硫在热解过程中的转化和迁移规律
姓名:段玉亲
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:赵炜
20100601
太原理工大学硕士研究生学位论文
煤中形态硫在热解过程中的转化和迁移规律
摘要
本实验在常压固定床反应器中对五种煤样进行热解实验,采用定硫仪
测得气相中总硫,同时利用化学分析方法对三种中高硫煤热解前后的形态
硫进行了剖析,得出了以下主要结论:
煤热解产物的分布规律:在低温区(400℃),热解和加氢热解产物分
布差别不大,而低温氧化法处理的煤样,其挥发分量均有不同程度的提高。
随温度的增加,所有气氛下的失重率都增加。
煤热解过程中硫在气相中的迁移规律:
(1) 提高终温及使用还原性气氛均能促进挥发分的释出,从而促进气相
中硫的逸出。煤热解过程中挥发分和气相逸出总硫之间的关系与形
态硫的转化和迁移规律有关。
(2) 煤样在热解过程中气相逸出的硫峰分别在两个区间:第一峰在 300℃
左右,第二个峰在 600~750℃。300℃左右应属于不稳定的有机硫,
是脂肪族硫醇、聚硫醚、芳香族硫醚和二硫化物。在 600℃和 700℃
左右的硫逸出峰应属于稳定的有机硫,是黄铁矿、二芳基硫醚和噻
吩类含硫化合物。
(3) 当气相逸出总硫的相对含量小于或等于挥发分释出的相对含量时,
焦中全硫的含量大于或等于原煤中的全硫;而当气相逸出总硫的相
对含量大于或等于挥发分释出的相对含量时,焦中全硫的含量小于
或等于原煤中的全硫。
煤热解过程中硫在固相中的迁移规律:
(1) 煤低温热解时,于惰性气氛(N2)下相比较,对于煤中硫化铁硫而
I
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言,还原性气氛和空气气氛均能促进其分解,而还原性气氛的脱除
效果高于空气气氛;对于煤中有机硫而言,还原性气氛和空气气氛
均能促进其分解,而空气气氛的脱除效果高于还原性气氛。
(2) 硫化铁硫在 400℃已经开始分解,而且还原性气氛(H2,CO)能促
进其分解;600℃时所有气氛下硫化铁硫分解基本完成。
(3) 低于 600℃时,不同煤阶中有机硫种类的不同致使气氛对有机硫分解
作用有异。800℃时三种煤样仅在 H2 气氛下能促进较稳定的有机硫
(如噻吩、聚芳基硫醚等)的分解。气相中硫主要是煤中有机硫热分解
的结果,与硫化铁硫的分解几乎没有影响。
(4) 在空气气氛下,硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁和硫酸钙分解反应的起
始温度分别为 500℃、600℃、850℃和 1000℃左右。在空气气氛下,
CaSO4 中添加 17%(wt)Fe2O3 能明显提高硫的转化率且降低其分解
的起始温度,而添加 17%(wt)CuCl2 的作用并不明显。添加 17%(wt)
氧化铁或 50%(wt)活性炭均能促进 CaSO4 的热分解,且产物以 CaS
为主。添加剂氧化铁须在还原性气氛下使用,而添加剂活性炭的使
用与气氛无关。
关键字:煤热解,形态硫,CaSO4,添加剂

II
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FORM SULFUR TRANSFORMATION DURING COAL
PYROLYSIS AT VARIOUS GAS ATMOSPHERES
ABSTRACT
In this paper, the sulfur release characteristic of five bituminous coals
undergoing the process of the temperature programmed pyrolysis at the H2, N2,
CO and air atmosphere respectively were studied used the fixed-bed quartz
reactor, and the quantity of sulfur in the pyrolysis gas and char were measured
carefully used the coulometric titration apparatus and chemical analysis. Based
on parison of the variation of the sulfur forms in the coal before and
after pyrolysis experiments, the experimental results have been listed as follow: