煤与橡胶共热解产品分布和硫的迁移规律

摘要

煤和橡胶共热解是高效清洁利用废旧橡胶和煤的合理途径之一，其热解产物，包括热解气、焦油和固体半焦均有重要的利用价值。在热解过程中，煤和橡胶中硫对热解产物的利用和加工带来很大的不便，且这些硫化物最终转化为SO2，对环境造成污染，因而研究煤与废旧橡胶共热解的产物分布及产物中硫的迁移对于开发和评价热解工艺和脱硫技术具有重要意义。
　　本文在固定床热解装置上对神木烟煤、小龙潭褐煤、硫化丁苯橡胶热解及共热解研究，主要考察了热解温度、载气流量和加热时间分别对神木烟煤、小龙潭褐煤和硫化丁苯橡胶热解产物的影响，热解温度、质量配比对硫化丁苯橡胶与神木烟煤、硫化丁苯橡胶与小龙潭褐煤共热解产物分布的影响和共热解过程中硫的迁移规律。本研究得出的实验规律如下：热解温度、载气流量和加热时间分别对神木烟煤和小龙潭褐煤在固定床惰性气氛下热解均有影响，其中温度的影响较为明显，当载气流量超过200mL/min和加热时间大于20min，对热解产物的产率影响不明显。对于神木烟煤，当热解温度为540℃，加热时间为20min，载气流量为200mL/min时，焦油产率达到最大值，为9.75％(wt，以干基为准，下同)，水产率为5.00％;对于小龙潭褐煤，当热解温度为520℃，加热时间为20min，载气流量为200mL/min时，焦油产率达到最大值，为11.46％，水产率为8.00％。选取加热时间为20min，载气流量为200mL/min时，热解硫化丁苯橡胶，随温度的增加，油产率持续增加，当热解温度为580℃时，油产率达到最大，为56.14％。热解温度和质量配比对硫化丁苯橡胶与神木烟煤、硫化丁苯橡胶与小龙潭褐煤共热解均有影响，硫化丁苯橡胶与煤样共热解时，均出现了不同程度的增油减水的协同效应。对神木烟煤、小龙潭褐煤和硫化丁苯橡胶单独热解制得半焦分析得出，随温度的升高，水分含量降低，硫含量和挥发分含量下降，灰分增加;对硫化丁苯橡胶与煤样共热解制得半焦分析，随热解温度升高，硫、水分、挥发分、固定碳、氮和氢的含量均减少，灰分和碳的含量增加。单独热解煤样过程中，脱硫率为22.76％-42.29％，硫化丁苯橡胶与煤样共热解时，脱硫率可以达到38.52％-48.21％，脱硫率增加，导致随热解温度的升高，煤中硫由半焦迁移到热解气和焦油中。对硫化丁苯橡胶和神木烟煤单独热解制得热解气分析，随温度的升高，COS，H2S和CS2含量的实际值比计算值均有所升高;对硫化丁苯橡胶与小龙潭褐煤共热解气体而言，随着热解温度的升高，H2S和CS2含量均有升高，COS含量降低了，可能是由于大量气体逸出抑制了COS的生成。用GC-FPD对煤样和硫化丁苯橡胶单独热解，煤样和硫化丁苯橡胶共热解制得焦油分析得出，焦油中的硫化物主要包括硫醇类，硫醚类和噻吩类化合物，噻吩类硫化物为已检测硫化物中主要的化合物。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 世界能源形势及发展趋势

1．2 中国能源结构及需求预测

1．3 煤炭利用现状及存在问题

1．4 现代煤化工清洁煤技术

1．5 清洁煤技术之煤热解

1．6 煤中硫

1．6．1 煤中硫的赋存状态及分布

1．6．2 煤中硫的成因及危害

1．7 煤热解过程硫的迁移

1．7．1 热解产物中的硫

1．7．2 热解过程硫的变化

1．8 废旧橡胶

1．8．1 橡胶的分类

1．8．2 废旧橡胶的现状及危害

1．9 废旧橡胶的利用

1．9．1 废旧橡胶的再生循环利用

1．9．2 废旧橡胶的热化学降解

1．9．3 煤和废旧橡胶共热解研究现状

1．10 本论文研究内容

2 实验方法

2．1 工业分析和元素分析

2．2 原煤及半焦中全硫的分析方法

2．3 实验装置

2．4 热解产物的检测方法

2．5 差热分析

2．6 计算公式

3 煤样和硫化丁苯橡胶在固定床单独热解

3．1 热解温度对神木烟煤和小龙潭褐煤热解产物产率的影响

3．2 载气流量对神木烟煤和小龙潭褐煤热解产物产率的影响

3．3 加热时间对神木烟煤和小龙潭褐煤热解产物产率的影响

3．4 热解温度对硫化丁苯橡胶热解产物产率的影响

4 煤样和硫化丁苯橡胶在固定床共热解

4．1 神木烟煤和硫化丁苯橡胶共热解

4．2 小龙潭褐煤和硫化丁苯橡胶共热解

5 热解产物的分布和硫的迁移

5．1 单独热解和共热解的半焦

5．2 单独热解和共热解的气体

5．3 单独热解和共热解的焦油

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢