金属离子对模型化合物及煤热解过程中含硫气体逸出的影响

摘要

随着社会经济的发展，中高硫煤被大量开采利用，并在其利用过程中产生一系列环境问题。煤热解可作为单独的燃前预处理工艺在提高煤利用效率及污染物控制方面受到越来越多的重视。而煤与添加剂共热解在一定程度上可以实现煤中硫的定向迁移。由于煤中硫存在形式复杂多样，可以借助模型化合物对热解过程中硫的变迁规律进行研究。本文通过研究金属离子对模型化合物及煤热解含硫气体逸出的影响，揭示金属离子的作用，能够为中高硫煤综合利用及含硫污染物的有效控制提供基础理论依据。论文首先利用热解-色谱（Py-GC）技术定量考察不同浓度Fe3+、K+、Na+及Ba2+对含硫模型化合物二丁基硫醚（DS）、苯硫醚（PS）和2-甲基噻吩（2-MT）热解过程中含硫气体逸出量的影响，接着选取Fe3+作为研究对象，利用热解-质谱（Py-MS）技术定性分析添加Fe3+后模型化合物热解过程中含硫气体逸出规律，在此基础上，选取杜儿坪煤、云南无烟煤及平朔煤三种含硫类型不同的煤样，重点考察煤中内在灰分及外加物质Fe3+对含硫气体逸出规律的影响，得出的主要结论如下： （1）不同金属离子对模型化合物热解过程中含硫气体逸出量的影响不同。其中，与K+，Na+及Ba2+相比，Fe3+的影响更大，且与其浓度有关。 （2）同一气氛下，不同含硫模型化合物热解过程中含硫气体的逸出温区及相对逸出含量不同，这与模型化合物结构的稳定性有关。Ar及CO2气氛下，与脂肪类硫醚DS相比，芳香类硫醚PS以及2-MT更难分解。 （3）3%O2-Ar气氛下，Fe3+有利于DS、PS以及2-MT热解过程中COS及SO2的最大逸出峰温向低温方向移动，且随离子浓度增大，逸出趋势增强。 （4）不同气氛下煤热解过程中含硫气体的主要逸出形式不同：Ar气氛下H2S的逸出量较多，CO2气氛下COS的逸出量明显增加，在3%O2-Ar气氛下主要以SO2的形式逸出。 （5）不同气氛下，脱除灰分后有利于煤热解过程中主要含硫气体的逸出峰温向低温方向移动。 （6）Ar及CO2气氛下，Fe3+使煤中H2S的最大逸出峰温向高温方向移动，对于COS及SO2，受煤种影响较大；3%O2-Ar气氛下，无明显H2S逸出，对于COS以及SO2，Fe3+均使其最大逸出峰温向低温方向移动，Fe3+有利于煤中含硫化合物低温下分解。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 煤中硫

1.2 中高硫煤的利用现状

1.3 煤热解过程中硫的迁移

1.4 添加剂对煤热解脱硫的影响

1.5有机含硫模型化合物在煤热解脱硫中的应用

1.6 选题背景及主要研究内容

第二章 金属离子对模型化合物热解过程中含硫气体逸出量的影响

2.1实验及分析方法

2.2结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 Fe3+对模型化合物热解含硫气体逸出的影响

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 Fe3+及灰分对煤热解过程中含硫气体逸出的影响

4.1实验部分

4.2实验装置及数据处理

4.3结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢