煤中硫賦存狀態(tài)及熱解過(guò)程中各形態(tài)硫的遷移特性不僅為煤的清潔高效利用提供理論依據(jù),同時(shí)也是建立煤脫硫技術(shù)的關(guān)鍵。本文選取六種兩淮煤樣對(duì)其中各形態(tài)硫進(jìn)行測(cè)定,對(duì)潘北礦煤(PBK)和桃園礦煤(TYK)進(jìn)行溶劑分級(jí)萃取,利用GC/MS考察了PBK萃取物中有機(jī)硫的賦存狀態(tài);然后,利用熱解手段在300℃-900℃、N2氛圍下熱解PBK、TYK及其脫灰煤,重點(diǎn)考察了PBK和TYK熱解過(guò)程中焦油、氣及半焦/焦中各形態(tài)硫的分布及遷移,另外,研究了脫灰預(yù)處理對(duì)煤熱解特性及各形態(tài)硫遷移的影響;最后,結(jié)合類(lèi)煤含硫模型化合物的TPD-MS及Py-GC/MS分析研究了不同結(jié)構(gòu)的含硫化合物的熱解特性和硫的脫除。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):煤中各形態(tài)硫的分布與煤的成煤環(huán)境有關(guān)。在六種煤中,硫含量較高的PBK和TYK中主要以硫鐵礦和有機(jī)硫?yàn)橹?GC/MS顯示PBK萃取物中的有機(jī)硫主要以硫醚、硫酚及噻吩硫等化合物形式存在。不同溫度熱解半焦/焦中各形態(tài)硫的遷移結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBK和TYK各形態(tài)硫的遷移規(guī)律基本一致。在300-500℃范圍內(nèi)主要發(fā)生有機(jī)硫的分解并向硫鐵礦硫轉(zhuǎn)化,釋放H2S、CH3SH、SO2和COS等氣體含硫化合物,導(dǎo)致熱解焦油中硫含量逐漸增加;500-600℃隨著溫度的進(jìn)一步升高硫鐵礦發(fā)生分解并向有機(jī)硫轉(zhuǎn)化,釋放H2S、SO2和COS等氣體含硫化合物;600-900℃范圍內(nèi)熱解半焦/焦有機(jī)硫的含量略有降低,含硫氣體化合物逸出減少,熱解焦油中硫含量逐漸降低。但是硫酸鹽的含量略有增加,硫鐵礦的含量基本不變。脫灰煤和原煤在熱解過(guò)程中各形態(tài)硫的遷移特性不同。與原煤相比,300-500℃范圍內(nèi)脫灰煤不同溫度熱解的半焦/焦中有機(jī)硫的分解降低,焦油中硫含量減少。但是硫鐵礦明顯分解,氣體化合物的逸出增加;500-900℃范圍內(nèi)熱解半焦/焦中硫含量均比原煤熱解的半焦/焦中的低,說(shuō)明灰分能夠影響煤在熱解過(guò)程中無(wú)機(jī)硫與有機(jī)硫之間的交互作用。同時(shí),提高氣體含硫化合物的逸出,降低焦油中的硫含量。類(lèi)煤含硫模型化合物的TPD-MS和GC/MS的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),在模型化合物熱解過(guò)程中C-S鍵的斷裂是它們轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,裂解生成的Sn與內(nèi)部的H或者O自由基結(jié)合釋放H2S、CH3SH、SO2等氣體含硫化合物,升高溫度不穩(wěn)定有機(jī)硫易發(fā)生向噻吩硫的轉(zhuǎn)化。結(jié)合原煤和脫灰煤的熱解特性及模型化合物的熱解推測(cè)煤熱解過(guò)程中各形態(tài)硫的遷移特性是:在300-500℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,主要發(fā)生有機(jī)硫C-S鍵的斷裂生成Sn和含硫化合物自由基,Sn與煤中的H或者O自由基結(jié)合釋放SO2及H2S氣體,Sn和含硫化合物自由基與煤中的有機(jī)質(zhì)或者無(wú)機(jī)質(zhì)反應(yīng)生成有機(jī)硫或硫鐵礦,揮發(fā)性的有機(jī)硫釋放到焦油中導(dǎo)致焦油中硫含量逐漸增加,非揮發(fā)性的有機(jī)硫留在焦中;500-600℃隨著溫度的進(jìn)一步升高發(fā)生硫鐵礦的分解,生成硫化物和Sn,Sn既可與煤中的H或者O自由結(jié)合生成H2S和SO2,也可與煤中的有機(jī)質(zhì)反應(yīng)生成有機(jī)硫留在焦中或者釋放到焦油中,高溫半焦/焦中的非揮發(fā)性有機(jī)硫向噻吩硫轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致焦油中硫含量降低;600-900℃熱解半焦/焦中主要以噻吩硫?yàn)橹?高溫裂解一部分向硫酸鹽轉(zhuǎn)化,一部分釋放到氣體含硫化合物中。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ530.2
【部分圖文】：

于固定床熱解反應(yīng)器的電加熱爐爐膛速率在 300-900 ℃范圍內(nèi)熱解煤樣，得到，焦油用于元素分析測(cè)定其中硫/半焦產(chǎn)率按公式（2-4）計(jì)算；焦油6）計(jì)算。YC= × 100% YT= × 100% YS= , × 100% 產(chǎn)率，%；mC--熱解的半焦/焦的質(zhì)量g；mT--熱解焦油的質(zhì)量，g；YS--煤熱焦/焦中全硫，g。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870420