煤的热解行为及硫的脱除
发布时间：2020-10-19 12:02
本论文以我国10种动力用煤为原料,在常压热天平上研究煤的热解行为,探讨了煤的热解动力学;在常压水平固定床和加压垂直固定床中考察煤的性质和实验条件对煤热解、热解过程中煤中形态硫的迁移及脱硫的影响;在线分析了热解过程中,气氛对含硫气体逸出规律的影响;考察了气体预处理对煤热解脱硫的影响。 1.热重研究表明:煤的性质和热解条件对其热解行为有重要的影响。随煤阶的增加,分解特征温度向高温区移动,各温度区间的失重呈减少的趋势。在低温区气氛对煤的热解没有明显影响,但在高温区CH_4提高了半焦收率;而CO_2降低了半焦收率。用分布活化能模型(DAEM)对煤的热解行为进行分析发现,煤的热解活化能主要分布在200-300kJ/mol。 2.煤的性质对其热解行为和产物分布有重要的影响。同N_2气氛下的脱硫作用相比,H_2的存在显著提高煤热解过程的脱硫率;低于450℃时CO中的脱硫率同H_2气氛的相差不大,高于这一温度后,脱硫率基本保持不变;CH_4气氛下的脱硫率略高于N_2气氛下的。常压热解时,H_2和CO下黄铁矿在550℃以下就基本分解完全;而在N_2和CH_4中,黄铁矿要稳定得多。在高温下CH_4能促进有机硫的分解;半焦中有机硫的含量受不稳定有机硫分解和稳定有机硫生成的影响。AP-TPR也给出了类似的结果。增加氢气流速、提高氢气压力、适当延长反应时间都有利于脱硫。虽然半焦中的硫含量同原煤中的各形态硫之间有一定的关系,但仅考虑硫的形态不能有效地预测半焦中的硫含量。煤样体相和表面的S/C比似乎能影响硫在热解过程中的脱除:当体相的S/C比大于表面的S/C比时,不利于硫的脱除。 3.氢气预处理对煤加氢热解的产物分布和脱硫都有重要的影响,适当的加氢预处理能提高焦油收率,降低热解水收率,同时提高脱硫率。二氧化碳预处理能提高脱硫率。氮气预处理对煤的脱硫率没有影响。煤的性质对预处理的效果有明显的影响。 4.热解气氛对煤热解过程中含硫气体的逸出有重要的影响。H_2促进H_2S的逸出,抑制其它含硫气体的生成;CO和CO_2促进了COS的生成;没有证据表明CH_4是CS_2生成的必要条件。煤的性质对热解过程中含硫气体的逸出有重要的影响。H_2S的逸出曲线反映了煤中硫的分布。由加氢热解过程中H_2S的逸出规律可以发现:高阶煤中通常含有较多稳定的有机硫;而低阶煤中则含有较多的不稳定的有机硫。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2004
【中图分类】：TQ530.2;X701.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 煤中硫
1.1.1 煤中的无机硫
1.1.2 煤中的有机硫
1.1.2.1 溶剂萃取法
1.1.2.2 化学分析法
1.1.2.3 仪器分析法
1.2 煤中硫在热解过程中的反应
1.2.1 黄铁矿反应的热力学和动力学
1.2.1.1 黄铁矿的化学反应
1.2.1.2 黄铁矿反应的热力学和动力学
1.2.2 有机硫反应的热力学和动力学
1.2.2.1 噻吩类化合物的反应
1.2.2.2 硫醚的反应
1.2.2.3 硫醇和二硫化物的反应
n和H2S之间的反应'> 1.2.2.4 煤中的有机质、Sn和H2S之间的反应
1.2.2.5 含硫有机物的热力学
1.2.2.6 有机硫反应的动力学
1.2.2.7 有机硫分解的宏观动力学
1.2.3 矿物质对脱硫的影响
1.3 近十年煤热解脱硫的研究概况
1.4 课题的选择和研究目的
参考文献
第二章 煤热解及动力学研究
2.1 实验方法
2.1.1 煤样
2.1.2 煤的热重分析
2.1.3 样品分析
2.1.4 产物收率的计算公式
2.2 结果和讨论
2.2.1 煤的热解行为
2.2.1.1 温度对煤热解行为的影响
2.2.1.2 升温速率对煤热解行为的影响
2.2.1.3 煤的性质对煤热解行为的影响
2.2.1.4 热解气氛对煤热解行为的影响
2.2.2 煤的热解动力学——分布活化能模型（DAEM）
2.3 小结
参考文献
第三章 气氛对煤热解脱硫的影响
3.1 常压固定床实验结果和讨论
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 煤样
3.1.1.2 实验装置
3.1.1.3 样品分析
3.1.1.4 产物收率、脱硫率的计算公式
3.1.2 结果和讨论
3.1.2.1 气氛的影响
3.1.2.2 时间的影响
3.1.2.3 载气流速的影响
3.1.2.4 程序还原法（AP-TPR）分析煤热解半焦中形态硫变化
3.2 垂直加压固定床实验
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 煤样
3.2.1.2 加压固定床装置和实验条件
3.2.1.3 样品分析
3.2.1.4 产物收率、脱硫率的计算公式
3.2.2 实验结果和讨论
3.2.2.1 气氛的影响
3.2.2.2 停留时间的影响
3.2.2.3 氢气流速的影响
3.2.2.4 压力的影响
3.2.2.5 煤性质的影响
3.3 煤自身热解气氛下的产物分布和硫的行为研究
3.3.1 实验部分
3.3.1.1 煤样
3.3.1.2 煤热解
3.3.1.3 样品分析
3.3.2 实验结果和讨论
3.3.2.1 时间对热解的影响
3.3.2.2 煤的性质对热解的影响
3.3.2.3 气体成分和产率分析
3.3.2.4 预干燥对热解的影响
3.3.2.5 半焦的性质
3.4 本章小结
参考文献
第四章 气体预处理对煤加氢热解脱硫的影响
4.1 氢气预处理
4.1.1 实验部分
4.1.2 实验结果和讨论
2P）对煤热解的影响'> 4.1.2.1 氢气预处理（H2P）对煤热解的影响
4.1.2.2 氢气预处理对半焦硫含量的影响
4.1.2.3 氢气预处理对脱硫率的影响
2预处理'> 4.2 CO2预处理
4.2.1 实验部分
4.2.2 实验结果和讨论
2P）对煤热解的影响'> 4.2.2.1 二氧化碳预处理（CO2P）对煤热解的影响
2P）对半焦硫含量的影响'> 4.2.2.2 二氧化碳预处理（CO2P）对半焦硫含量的影响
2P）对脱硫率的影响'> 4.2.2.3 二氧化碳预处理（CO2P）对脱硫率的影响
4.3 小结
参考文献
第五章 热解气氛对含硫气体逸出规律的影响
5.1 气氛对原煤热解中含硫气体逸出规律的影响
5.1.1 实验部分
5.1.2 硫平衡实验
5.1.3 结果与讨论
5.1.3.1 对硫化氢逸出规律的影响
5.1.3.2 对羰基硫逸出规律的影响
5.1.3.3 对甲硫醇逸出规律的影响
5.1.3.4 对其它含硫气体逸出规律的影响
5.2 煤的性质对热解和加氢热解过程中含硫气体逸出规律的影响
5.2.1 实验部分
5.2.2 实验结果与讨论
2S逸出规律的影响'> 5.2.2.1 煤的性质对H2S逸出规律的影响
5.2.2.2 煤的性质对COS逸出规律的影响
3SH逸出规律的影响'> 5.2.2.3 煤的性质对CH3SH逸出规律的影响
5.3 硫在热解产物中的分布
5.4 小结
参考文献
第六章 本文结论和主要的创新点
6.1 论文的主要结论
6.2 论文的主要创新点
6.3 今后工作的展望和建议
作者简历
致谢
【引证文献】
本文编号：2847172
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2004
【中图分类】：TQ530.2;X701.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 煤中硫
1.1.1 煤中的无机硫
1.1.2 煤中的有机硫
1.1.2.1 溶剂萃取法
1.1.2.2 化学分析法
1.1.2.3 仪器分析法
1.2 煤中硫在热解过程中的反应
1.2.1 黄铁矿反应的热力学和动力学
1.2.1.1 黄铁矿的化学反应
1.2.1.2 黄铁矿反应的热力学和动力学
1.2.2 有机硫反应的热力学和动力学
1.2.2.1 噻吩类化合物的反应
1.2.2.2 硫醚的反应
1.2.2.3 硫醇和二硫化物的反应
n和H2S之间的反应'> 1.2.2.4 煤中的有机质、Sn和H2S之间的反应
1.2.2.5 含硫有机物的热力学
1.2.2.6 有机硫反应的动力学
1.2.2.7 有机硫分解的宏观动力学
1.2.3 矿物质对脱硫的影响
1.3 近十年煤热解脱硫的研究概况
1.4 课题的选择和研究目的
参考文献
第二章 煤热解及动力学研究
2.1 实验方法
2.1.1 煤样
2.1.2 煤的热重分析
2.1.3 样品分析
2.1.4 产物收率的计算公式
2.2 结果和讨论
2.2.1 煤的热解行为
2.2.1.1 温度对煤热解行为的影响
2.2.1.2 升温速率对煤热解行为的影响
2.2.1.3 煤的性质对煤热解行为的影响
2.2.1.4 热解气氛对煤热解行为的影响
2.2.2 煤的热解动力学——分布活化能模型（DAEM）
2.3 小结
参考文献
第三章 气氛对煤热解脱硫的影响
3.1 常压固定床实验结果和讨论
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 煤样
3.1.1.2 实验装置
3.1.1.3 样品分析
3.1.1.4 产物收率、脱硫率的计算公式
3.1.2 结果和讨论
3.1.2.1 气氛的影响
3.1.2.2 时间的影响
3.1.2.3 载气流速的影响
3.1.2.4 程序还原法（AP-TPR）分析煤热解半焦中形态硫变化
3.2 垂直加压固定床实验
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 煤样
3.2.1.2 加压固定床装置和实验条件
3.2.1.3 样品分析
3.2.1.4 产物收率、脱硫率的计算公式
3.2.2 实验结果和讨论
3.2.2.1 气氛的影响
3.2.2.2 停留时间的影响
3.2.2.3 氢气流速的影响
3.2.2.4 压力的影响
3.2.2.5 煤性质的影响
3.3 煤自身热解气氛下的产物分布和硫的行为研究
3.3.1 实验部分
3.3.1.1 煤样
3.3.1.2 煤热解
3.3.1.3 样品分析
3.3.2 实验结果和讨论
3.3.2.1 时间对热解的影响
3.3.2.2 煤的性质对热解的影响
3.3.2.3 气体成分和产率分析
3.3.2.4 预干燥对热解的影响
3.3.2.5 半焦的性质
3.4 本章小结
参考文献
第四章 气体预处理对煤加氢热解脱硫的影响
4.1 氢气预处理
4.1.1 实验部分
4.1.2 实验结果和讨论
2P）对煤热解的影响'> 4.1.2.1 氢气预处理（H2P）对煤热解的影响
4.1.2.2 氢气预处理对半焦硫含量的影响
4.1.2.3 氢气预处理对脱硫率的影响
2预处理'> 4.2 CO2预处理
4.2.1 实验部分
4.2.2 实验结果和讨论
2P）对煤热解的影响'> 4.2.2.1 二氧化碳预处理（CO2P）对煤热解的影响
2P）对半焦硫含量的影响'> 4.2.2.2 二氧化碳预处理（CO2P）对半焦硫含量的影响
2P）对脱硫率的影响'> 4.2.2.3 二氧化碳预处理（CO2P）对脱硫率的影响
4.3 小结
参考文献
第五章 热解气氛对含硫气体逸出规律的影响
5.1 气氛对原煤热解中含硫气体逸出规律的影响
5.1.1 实验部分
5.1.2 硫平衡实验
5.1.3 结果与讨论
5.1.3.1 对硫化氢逸出规律的影响
5.1.3.2 对羰基硫逸出规律的影响
5.1.3.3 对甲硫醇逸出规律的影响
5.1.3.4 对其它含硫气体逸出规律的影响
5.2 煤的性质对热解和加氢热解过程中含硫气体逸出规律的影响
5.2.1 实验部分
5.2.2 实验结果与讨论
2S逸出规律的影响'> 5.2.2.1 煤的性质对H2S逸出规律的影响
5.2.2.2 煤的性质对COS逸出规律的影响
3SH逸出规律的影响'> 5.2.2.3 煤的性质对CH3SH逸出规律的影响
5.3 硫在热解产物中的分布
5.4 小结
参考文献
第六章 本文结论和主要的创新点
6.1 论文的主要结论
6.2 论文的主要创新点
6.3 今后工作的展望和建议
作者简历
致谢
【引证文献】
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本文编号：2847172
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