煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程硫行为研究

发布时间：2020-11-20 16:32

　　 硫是煤中主要杂原子,是制约煤炭清洁高效利用的主要障碍。煤直接燃烧排放的硫(主要是S02)是导致酸雨和臭氧层破坏等环境污染的主要原因。从节能、环保的角度考虑,发展洁净煤炭利用技术,实现煤炭的清洁高效利用,己成为我国煤炭加工利用中亟待解决的问题。针对课题组提出的煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程(CP-SRM)新工艺,本论文主要研究煤在CP-SRM过程中的热解行为及硫行为。本论文主要选取兴和煤(XH)和内蒙古褐煤(IM),利用热重分析和热解-飞行时间质谱研究煤热解行为,利用固定床反应器研究煤热解产物分布。热重分析表明XH和IM的热解行为存在一定的差别,其中IM中黄铁矿含量相对较高,质谱分析表明H2S和S02的逸出与煤中的黄铁矿分解有关。固定床热解表明：在相同热解条件下,CP-SRM过程焦油产率最高,半焦产率与N2气氛下的相当。利用固定床反应器研究煤的性质和热解反应条件(热解温度、停留时间、H2O/CH4流量比、CH4流量和催化剂等)对CP-SRM过程中硫行为的影响。结果表明：热解反应条件中,热解温度对煤热解过程中硫迁移规律有重要影响,提高温度有利于煤中硫向气相逸出,提高脱硫率。延长停留时间、提高H2O/CH4流量比、增大甲烷流量和添加催化剂均有助于提高脱硫率和降低半焦的硫含量。综合考虑热解脱硫率和焦油产率,确定XH和IM在CP-SRM过程中硫脱除的适宜反应条件：热解温度为650℃,停留时间为20 min, H2O/CH4流量比为1：1,CH4流量为140ml/min, 1 g Ni/Al2O3。以IM为例研究硫在热解产物中的分布,煤中大部分硫存在于半焦和气体中,仅有少量硫转移到焦油中。同N2气氛下热解相比,CP-SRM过程促进煤中更多的硫转移到气相中。为了提高CP-SRM过程的脱硫率,提出了一个热解-水洗脱硫工艺。一定量的Na2CO3添加到原煤中,使煤中的硫在CP-SRM过程中尽量转化为Na2S,再经过水洗过程除去。结果表明：该热解-水洗脱硫工艺可以有效地提高热解脱硫率,显著降低半焦的硫含量。添加10% Na2CO3时,XH和IM在CP-SRM过程的脱硫率均大于80%；随着Na2CO3添加量的增加,半焦的硫含量降低,脱硫率提高；反应气氛(N2、H2、SRM)对煤热解脱硫效果的影响与煤中的硫形态有关。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ530.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 煤热解概述
        1.1.1 煤热解过程
        1.1.2 煤热解机理
    1.2 热解脱硫
        1.2.1 煤中硫的形态
        1.2.2 影响热解脱硫的因素
        1.2.3 热解脱硫研究进展
    1.3 甲烷水蒸气重整
    1.4 选题目的和研究内容
2 实验部分
    2.1 煤样
    2.2 催化剂
    2.3 热解实验设备
    2.4 分析测试设备与方法
    2.5 产物产率计算
3 煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程热解行为
    3.1 煤的基本性质
    3.2 CP-SRM过程的热解产物
        3.2.1 热解产物分布
        3.2.2 产物性质分析
    3.3 本章小结
4 煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程硫行为
    4.1 热解反应条件对CP-SRM过程硫行为的影响
        4.1.1 热解温度的影响
        4.1.2 热解停留时间的影响
2O/CH₄流量比的影响'>        4.1.3 H₂O/CH₄流量比的影响
        4.1.4 甲烷流量的影响
        4.1.5 催化剂的影响
        4.1.6 煤的性质的影响
        4.1.7 硫在热解产物中的分布
2CO₃对CP-SRM过程硫行为的影响'>    4.2 Na₂CO₃对CP-SRM过程硫行为的影响
2CO₃的影响'>        4.2.1 Na₂CO₃的影响
2CO₃添加量的影响'>        4.2.2 Na₂CO₃添加量的影响
        4.2.3 反应气氛的影响
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 孔令伟;半焦热解与煤催化解聚耦合增油研究[D];太原理工大学;2018年

本文编号：2891693