本論文以我國10種動(dòng)力用煤為原料,在常壓熱天平上研究煤的熱解行為,探討了煤的熱解動(dòng)力學(xué);在常壓水平固定床和加壓垂直固定床中考察煤的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)條件對煤熱解、熱解過程中煤中形態(tài)硫的遷移及脫硫的影響;在線分析了熱解過程中,氣氛對含硫氣體逸出規(guī)律的影響;考察了氣體預(yù)處理對煤熱解脫硫的影響。 1.熱重研究表明:煤的性質(zhì)和熱解條件對其熱解行為有重要的影響。隨煤階的增加,分解特征溫度向高溫區(qū)移動(dòng),各溫度區(qū)間的失重呈減少的趨勢。在低溫區(qū)氣氛對煤的熱解沒有明顯影響,但在高溫區(qū)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)對煤的熱解行為進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),煤的熱解活化能主要分布在200-300kJ/mol。 2.煤的性質(zhì)對其熱解行為和產(chǎn)物分布有重要的影響。同N_2氣氛下的脫硫作用相比,H_2的存在顯著提高煤熱解過程的脫硫率;低于450℃時(shí)CO中的脫硫率同H_2氣氛的相差不大,高于這一溫度后,脫硫率基本保持不變;CH_4氣氛下的脫硫率略高于N_2氣氛下的。常壓熱解時(shí),H_2和CO下黃鐵礦在550℃以下就基本分解完全;而在N_2和CH_4中,黃鐵礦要穩(wěn)定得多。在高溫下CH_4能促進(jìn)有機(jī)硫的分解;半焦中有機(jī)硫的含量受不穩(wěn)定有機(jī)硫分解和穩(wěn)定有機(jī)硫生成的影響。AP-TPR也給出了類似的結(jié)果。增加氫氣流速、提高氫氣壓力、適當(dāng)延長反應(yīng)時(shí)間都有利于脫硫。雖然半焦中的硫含量同原煤中的各形態(tài)硫之間有一定的關(guān)系,但僅考慮硫的形態(tài)不能有效地預(yù)測半焦中的硫含量。煤樣體相和表面的S/C比似乎能影響硫在熱解過程中的脫除:當(dāng)體相的S/C比大于表面的S/C比時(shí),不利于硫的脫除。 3.氫氣預(yù)處理對煤加氫熱解的產(chǎn)物分布和脫硫都有重要的影響,適當(dāng)?shù)募託漕A(yù)處理能提高焦油收率,降低熱解水收率,同時(shí)提高脫硫率。二氧化碳預(yù)處理能提高脫硫率。氮?dú)忸A(yù)處理對煤的脫硫率沒有影響。煤的性質(zhì)對預(yù)處理的效果有明顯的影響。 4.熱解氣氛對煤熱解過程中含硫氣體的逸出有重要的影響。H_2促進(jìn)H_2S的逸出,抑制其它含硫氣體的生成;CO和CO_2促進(jìn)了COS的生成;沒有證據(jù)表明CH_4是CS_2生成的必要條件。煤的性質(zhì)對熱解過程中含硫氣體的逸出有重要的影響。H_2S的逸出曲線反映了煤中硫的分布。由加氫熱解過程中H_2S的逸出規(guī)律可以發(fā)現(xiàn):高階煤中通常含有較多穩(wěn)定的有機(jī)硫;而低階煤中則含有較多的不穩(wěn)定的有機(jī)硫。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2004
【中圖分類】：TQ530.2;X701.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 煤中硫
        1.1.1 煤中的無機(jī)硫
        1.1.2 煤中的有機(jī)硫
            1.1.2.1 溶劑萃取法
            1.1.2.2 化學(xué)分析法
            1.1.2.3 儀器分析法
    1.2 煤中硫在熱解過程中的反應(yīng)
        1.2.1 黃鐵礦反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)
            1.2.1.1 黃鐵礦的化學(xué)反應(yīng)
            1.2.1.2 黃鐵礦反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)
        1.2.2 有機(jī)硫反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)
            1.2.2.1 噻吩類化合物的反應(yīng)
            1.2.2.2 硫醚的反應(yīng)
            1.2.2.3 硫醇和二硫化物的反應(yīng)
n和H₂S之間的反應(yīng)'>            1.2.2.4 煤中的有機(jī)質(zhì)、S_n和H₂S之間的反應(yīng)
            1.2.2.5 含硫有機(jī)物的熱力學(xué)
            1.2.2.6 有機(jī)硫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)
            1.2.2.7 有機(jī)硫分解的宏觀動(dòng)力學(xué)
        1.2.3 礦物質(zhì)對脫硫的影響
    1.3 近十年煤熱解脫硫的研究概況
    1.4 課題的選擇和研究目的
    參考文獻(xiàn)
第二章 煤熱解及動(dòng)力學(xué)研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.1.1 煤樣
        2.1.2 煤的熱重分析
        2.1.3 樣品分析
        2.1.4 產(chǎn)物收率的計(jì)算公式
    2.2 結(jié)果和討論
        2.2.1 煤的熱解行為
            2.2.1.1 溫度對煤熱解行為的影響
            2.2.1.2 升溫速率對煤熱解行為的影響
            2.2.1.3 煤的性質(zhì)對煤熱解行為的影響
            2.2.1.4 熱解氣氛對煤熱解行為的影響
        2.2.2 煤的熱解動(dòng)力學(xué)——分布活化能模型（DAEM）
    2.3 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 氣氛對煤熱解脫硫的影響
    3.1 常壓固定床實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)部分
            3.1.1.1 煤樣
            3.1.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置
            3.1.1.3 樣品分析
            3.1.1.4 產(chǎn)物收率、脫硫率的計(jì)算公式
        3.1.2 結(jié)果和討論
            3.1.2.1 氣氛的影響
            3.1.2.2 時(shí)間的影響
            3.1.2.3 載氣流速的影響
            3.1.2.4 程序還原法（AP-TPR）分析煤熱解半焦中形態(tài)硫變化
    3.2 垂直加壓固定床實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分
            3.2.1.1 煤樣
            3.2.1.2 加壓固定床裝置和實(shí)驗(yàn)條件
            3.2.1.3 樣品分析
            3.2.1.4 產(chǎn)物收率、脫硫率的計(jì)算公式
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
            3.2.2.1 氣氛的影響
            3.2.2.2 停留時(shí)間的影響
            3.2.2.3 氫氣流速的影響
            3.2.2.4 壓力的影響
            3.2.2.5 煤性質(zhì)的影響
    3.3 煤自身熱解氣氛下的產(chǎn)物分布和硫的行為研究
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分
            3.3.1.1 煤樣
            3.3.1.2 煤熱解
            3.3.1.3 樣品分析
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
            3.3.2.1 時(shí)間對熱解的影響
            3.3.2.2 煤的性質(zhì)對熱解的影響
            3.3.2.3 氣體成分和產(chǎn)率分析
            3.3.2.4 預(yù)干燥對熱解的影響
            3.3.2.5 半焦的性質(zhì)
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 氣體預(yù)處理對煤加氫熱解脫硫的影響
    4.1 氫氣預(yù)處理
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
2P）對煤熱解的影響'>            4.1.2.1 氫氣預(yù)處理（H₂P）對煤熱解的影響
            4.1.2.2 氫氣預(yù)處理對半焦硫含量的影響
            4.1.2.3 氫氣預(yù)處理對脫硫率的影響
2預(yù)處理'>    4.2 CO₂預(yù)處理
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
2P）對煤熱解的影響'>            4.2.2.1 二氧化碳預(yù)處理（CO₂P）對煤熱解的影響
2P）對半焦硫含量的影響'>            4.2.2.2 二氧化碳預(yù)處理（CO₂P）對半焦硫含量的影響
2P）對脫硫率的影響'>            4.2.2.3 二氧化碳預(yù)處理（CO₂P）對脫硫率的影響
    4.3 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 熱解氣氛對含硫氣體逸出規(guī)律的影響
    5.1 氣氛對原煤熱解中含硫氣體逸出規(guī)律的影響
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.1.2 硫平衡實(shí)驗(yàn)
        5.1.3 結(jié)果與討論
            5.1.3.1 對硫化氫逸出規(guī)律的影響
            5.1.3.2 對羰基硫逸出規(guī)律的影響
            5.1.3.3 對甲硫醇逸出規(guī)律的影響
            5.1.3.4 對其它含硫氣體逸出規(guī)律的影響
    5.2 煤的性質(zhì)對熱解和加氫熱解過程中含硫氣體逸出規(guī)律的影響
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2S逸出規(guī)律的影響'>            5.2.2.1 煤的性質(zhì)對H₂S逸出規(guī)律的影響
            5.2.2.2 煤的性質(zhì)對COS逸出規(guī)律的影響
3SH逸出規(guī)律的影響'>            5.2.2.3 煤的性質(zhì)對CH₃SH逸出規(guī)律的影響
    5.3 硫在熱解產(chǎn)物中的分布
    5.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 本文結(jié)論和主要的創(chuàng)新點(diǎn)
    6.1 論文的主要結(jié)論
    6.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 今后工作的展望和建議
作者簡歷
致謝

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2847172