新峪煤硫的赋存形态及其微波脱硫中硫的迁移行为研究

发布时间：2020-04-05 20:52

【摘要】：硫的脱除是煤炭清洁高效利用的难题,尤其有机硫的脱除一直未取得关键性的进展,尽管微波联合助剂对有机硫的脱除有一定的成效,但大部分只是局限于宏观的试验,有机硫的迁移变化规律还未明朗,阻碍了微波脱硫机理更深入的研究。因此,本文借助FT-IR、XANES、XPS和气相色谱等分析仪器对煤炭脱硫前后固态、液态和气态物质的基础性质进行分析,将煤中有机硫简化为几种具有代表性的类煤模型化合物进行微波联合助剂脱硫试验,探讨煤中含硫化合物的迁移行为。通过对新峪原煤脱硫前后固态、液态和气态产物的分析,煤中有机硫主要是以硫醇、硫醚及噻吩形式存在,少部分的砜和亚砜。原煤XPS分析结果,噻吩占总硫量的71.41%,硫醇和硫醚类的占26.53%,亚砜、砜仅有2.05%。所以本文中,选取苄硫醇、二苯二硫醚和二苯并噻吩作为硫醇、硫醚和噻吩类模型化物进行微波联合助剂分析试验。试验煤样仅在微波辐射作用下,硫分几乎没有下降,说明微波能还不足以使煤中含硫键断裂。而在微波联合助剂(碱性助剂NaOH、氧化助剂HAc:H_2O_2)条件下,脱硫率分别可达26.9%、37.18%。试验煤样中有机硫在氧化助剂HAc:H_2O_2条件下较碱性助剂NaOH更容易脱除。其中硫醚、硫醇类含量最多下降了34.28%,噻吩类下降甚少,砜、亚砜类最多上升了6.12%。气态产物中,在两种助剂下都检测到了CS_2和H_2S,仅在氧化助剂条件下检测到了COS,试验煤样在熔融的状态下才检测到SO_2。液态产物中,含硫化合物主要以硫酸盐、羧酸或磺酸形式存在。另外,负载有苄硫醇、二苯二硫醚和二苯并噻吩的模型化合物微波联合助剂的脱硫试验,其中,负载有苄硫醇的模型化合物在碱性助剂条件下,硫醇的相对含量下降了54.86%,亚砜、砜类相对含量增加18.15%,无机硫相对含量增加了36.71%;在氧化助剂条件下,较碱性助剂硫醇的相对含量下降多4.07%,亚砜、砜类相对含量相对含量增加多28.75%,无机硫相对含量增加少24.49%。在两种助剂下,负载有苄硫醇、二苯二硫醚和二苯并噻吩的模型化合物中含硫化合物有向氧化态转变的趋势;而二苯并噻吩转化为亚砜及砜类的相对硫醇、硫醚的要少,这表明煤中噻吩类结构较硫醇、硫醚更稳定。由模型化合物试验结果可推断在脱硫的过程中,煤中部分C-S键、S-S和S-H键被氧化成砜或者亚砜类。
【图文】：

整体如图3-1 所示。图 3-1 微波反应装置Fig 3-1 Microwave reaction device3.1.2 试验分析测量装置对处理前后煤样的分析测量内容主要包括：煤样的元素分析、工业分析、含硫量测定、组分硫测定以及 XRD、XANES、XPS 和 FT-IR 等方面的分析测定工作，在此过程中使用的仪器设备如表 3-1 所示。

合物在煤样上担载，然后进行微波脱硫试验，已经有究，一般选用载体有活性炭、二氧化硅和三氧化二铝124]。本试验中选取活性炭作为载体，丙酮作为溶剂。酮溶剂中完全溶解，然后再将溶解好的溶液快速加入杯中，充分混匀，将其密封置入超声波反应装置中，中自然风干 2 天后收集称重备用。步骤的试验煤样于的 200ml 圆底石英烧瓶中，取适量乙醇入事先配置好的试剂溶液，迅速倒入圆地烧瓶中，待管的微波反应装置中进行试验。试验结束后，迅速用数次，再分别收集固体产物和滤液，固体产物在真空干、称重后待后续检测工作用，，包括：测煤中硫的含量。滤液经旋转蒸发皿蒸发浓缩待后续分析使用，试验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ536

【引证文献】

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1 李斌;石灰石中硫的赋存状态与预热器环境中SO_2的释放及捕集过程研究[D];华南理工大学;2018年

2 赫文振;铁粉强化胜利褐煤热处理脱硫试验研究[D];中国矿业大学;2018年

本文编号：2615518