煤热解过程中H2S气体析出规律研究

摘要

当前我国众多煤矿存在硫化氢（H2S）浓度超标问题（?6.6ppm），严重影响了煤矿的安全高效开采和工人的身体健康。 根据学者从地质实例角度的研究，硫酸盐热化学还原(TSR)是煤层硫化氢主要成因之一，但未结合相关实验作进一步深入研究。本文借鉴油气田硫化氢生成的研究经验，选取两种含硫煤样，新安矿贫煤和西山矿不粘煤，作为研究对象，通过加入不同硫酸盐溶液在高温高压釜中开展了热模拟实验，并以煤加水热解实验作为对照组，对比考察不同条件下硫化氢的生成能力。 模拟实验在真空条件下以程序升温的方式进行，利用美国安捷伦公司生产的7890B气相色谱对不同温度点的气态产物进行了含量测定，通过分析热解过程中气态产物含量随温度的变化特征，得出了以下主要结论： 含硫原煤尤其是中高硫煤在加水单独热解过程中本身可以产生一定含量的硫化氢气体，其主要来源于煤中脂肪族含硫化合物以及黄铁矿的热分解。无论是新安煤还是西山煤，在加入硫酸盐溶液后生成的硫化氢含量都明显高于煤加水单独热解系列，说明除了煤中硫自身发生裂解反应生成硫化氢之外，反应系列在热解中因硫酸镁和硫酸钙的加入还引发了硫酸盐热化学还原反应（TSR），其对硫化氢的生成有重要的促进作用。 通过两种煤在热解过程中硫化氢呈现出的不同析出规律可以看出煤样中硫含量的高低在一定程度上决定了硫酸盐热化学还原（TSR）作用发生的难易程度。硫酸盐热化学还原作用生成硫化氢的过程同时也是对烃类消耗的过程，一般碳数较高的大分子烃类因其较低的活化能和较活泼的化学活性会优先被消耗，而甲烷由于其较高的活化能并不参与该反应。根据硫酸盐热化学还原作用的反应公式，二氧化碳也是硫酸盐热化学还原作用的产物，其在一定程度上也可反映硫酸盐热化学还原（TSR）的反应进程。其他气体组分随着烃类的消耗，硫化氢以及二氧化碳的生成，其含量也相应发生变动。

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