高硫炼焦煤热解过程中有机硫形态变迁规律

选择两种矿物质含量不同、硫含量相近的炼焦煤进行HCl-HF-CrCl2联合脱除矿物质实验,将脱矿物质后的煤分别在300℃,500℃,700℃和900℃下热解,用XPS研究煤中有机硫形态在热解过程中的变迁规律.将S2p谱用Lorentzian-Gaussian拟合分为3个峰:有机硫化物(163.3eV±0.4eV)、噻吩(164.1eV±0.2eV)和亚砜(166.0eV±0.5eV).结果表明,脱除矿物质后的煤中不存在硫铁矿硫和硫酸盐硫,煤中的有机硫分布是均匀的,以三种形态赋存,即有机硫化物硫、噻吩硫和亚砜硫,在两种脱矿物质后的煤中都未检测到砜类硫.两种煤中的有机硫化物在700℃时分解完全,低温下有机硫化物硫主要以气体形式逸出,高温下低价态的有机硫化物硫可与煤基质结合转化成噻吩硫;噻吩硫含量在300℃以下无明显变化,随温度升高,噻吩硫含量有所增加;亚砜硫在整个热解区间变化无明显规律.     

炼焦过程中硫元素迁移规律研究

以华北地区的峰峰低硫肥煤和山西中硫焦煤为原料,利用1 kg热解试验装置进行模拟炼焦试验,并对所得焦炭、煤焦油和煤气产品中硫元素形态和质量进行测定,揭示了炼焦煤中硫元素的迁移规律。结果表明:两种炼焦煤挥发分差别不大,硫元素迁移规律基本相同;炼焦过程中,不但原料煤中硫酸盐硫得以保留,还有其它形态硫经过复杂的热解化合反应生成新的硫酸盐硫;无机硫中的黄铁矿硫和有机硫中的脂肪硫、硫醚、硫醇等在炼焦过程中以H2S形式转移到煤气中,转移效率一般低于50%;原料煤中黄铁矿硫含量越高,H2S的转移率也越高;其他噻吩硫等在炼焦过程中不分解,留在焦炭中。     

生物质型煤热解过程中硫元素迁移特性

以神木市石窑店煤矿的煤为原料,不同浓度Na OH改性葵花籽皮与花生壳为生物质黏结剂,两者混捏冷压成型制备生物质型煤,而后高温干馏制备型焦。参照国标GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》测定型煤型焦中全硫含量,研究了生物质型煤热解过程中硫元素的迁移特性。结果表明:生物质型煤型焦的全硫含量约0.3%左右,且型煤全硫含量均高于型焦,由于硫铁矿硫无机硫与部分有机硫的气、液相迁移造成,型焦中主要残留硫酸盐无机硫与性质稳定的噻吩有机硫。神木粉煤粒度在0.425～0.074mm范围内,型煤与型焦硫含量呈现小高峰。2.0%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量较1.5%、2.5%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量稍高。     

典型炼焦高硫煤热解过程中硫迁移规律研究

选择一种山西肥煤(YX)、新西兰1/3焦煤(NXL)和一种山西焦煤(JX)为研究对象,模拟工业炼焦条件,在水平管式炉中制备了300℃~1 000℃的半焦,用化学分析法分析了原煤及不同温度下半焦中的形态硫含量的变化,并用XRD考察了热解过程中煤中硫铁矿晶型的转变.结果表明,三种煤中的全硫都随热解温度的升高而降低,随着变质程度的升高,全硫降低最大的温度区间向高温偏移.除YX外,其他两种煤中的硫酸盐硫随温度的变化不明显;三种煤中的硫铁矿先分解成FeS1-x,当温度超过600℃,FeS1-x进一步分解为FeS;三种煤中的有机硫变化无明显的规律.     

小麦秸秆热解过程中硫的迁移规律研究

利用X射线光电子能谱(XPS)、热解-气质联用(Py-GC/MS)和热重-红外联用(TG-FTIR)系统研究了小麦秸秆中的硫元素进入热解炭、油、气三相产物的迁移转化行为。结果表明,小麦秸秆中的硫主要为有机硫(28.33%)和无机硫酸盐(71.67%);有机硫在低于450℃就已经完全释放;41.46%～48.13%的硫保留在热解炭中,主要包括硫酸盐(55.27%～75.52%)、噻吩硫(21.78%～34.13%)和金属硫化物(2.70%～11.22%);7.16%～11.24%的硫进入热解油中,主要是2-甲硫基苯并噻唑;600℃还发现了噻吩硫的生成。热解气中含硫化合物的主要成分为H₂S、SO₂和COS,主要的释放温度区间为200～400℃。     

重金属元素在煤热解过程中的分布迁移规律

针对大同煤、神府煤和新汶煤 ,进行热解实验 ,计算了煤中五种重金属元素砷( As)、镉 ( Cd)、铬 ( Cr)、汞 ( Hg)和铅 ( Pb)在热解三相产物中的分配比例 .进行正交设计实验 ,研究了热解终温、热解升温速率及煤中的灰分含量对重金属元素在热解反应中的分布、迁移的影响 ,发现热解工况和灰分含量对重金属元素在热解产物中的含量有相关性 .采用三变量相关分析法 ,建立了重金属元素在热解产物中的回归模型 ,用该模型对不同热解产物中的重金属含量的实测值进行预报 ,结果表明实测值与预报值有较好的符合     

煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素

由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果。     

煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素

由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果。     

炼焦煤中各种形态硫在炼焦过程中的析出规律探讨

为控制并稳定焦炭硫分,依据相关国家标准分别对15种单种煤的全硫、各种形态硫以及相应40kg焦炉所得焦炭全硫进行了测定,分析了各单种煤中硫的赋存形式及其在炼焦过程中的析出规律,并通过配合煤试验,验证了析出规律。     

高硫炼焦煤中硫元素赋存形态的XANES分析

硫是自然界中最为活跃的元素之一,赋存形态多样。炼焦煤中有机硫的高效脱除是近年来的研究热点。以山西两种高硫炼焦煤为研究对象,采用X射线吸收近边结构光谱(XANES)对煤中硫元素赋存形态进行表征。结果表明,两种高硫炼焦煤中硫的赋存形态基本一致,噻吩环、巯基(-SH)、亚硫酰基(S=O)是两种煤样中硫元素的主要赋存形态,其中噻吩环类硫占60%以上。     

高挥发分煤与高硫焦煤共热解过程中硫的迁移

用固定床反应器进行高挥发分烟煤和高硫焦煤的热解实验,利用气相色谱、热重、质谱等研究了高挥发烟煤和高硫焦煤混合共热解过程中硫的转化。结果表明,在共热解过程中发生了硫的迁移行为,高挥发分烟煤中的含氢自由基可以与高硫焦煤中的硫结合,生成H₂S,增加了挥发分中的硫含量,降低了焦中的硫含量,增加高硫炼焦煤的使用,可以降低配煤成本。     

褐煤热解过程中汞的迁移规律研究

汞是煤中普遍存在的一种痕量元素,煤燃烧过程中痕量元素的排放不仅与元素的性质、含量有关,而且与煤中痕量元素的赋存形态有关。基于固定床热解反应系统,研究了神华褐煤热解过程中汞的迁移规律。结果表明,汞的迁移率随热解终温的升高而急剧上升,当热解终温在350℃以上时,热解终温再升高,汞的迁移率的升高幅度变缓,当热解终温达到500℃时,汞的迁移率已达95%左右。原煤和热解半焦的逐级化学提取实验表明,经热解后,煤中可交换态、硫化物结合态和有机物结合态的汞含量大大降低,且在400℃以前已基本释放。     

中低温半焦形态硫测定方法及热解硫迁移规律

为了测定中低温热解条件下半焦中形态硫组成及含量的变化规律,通过XRD及XPS等表征手段对半焦中的形态硫进行分析,并结合国家标准法中煤中形态硫的测定方法以及现有的焦中形态硫的测定方法,得出一种可行的中低温半焦形态硫的测定方法。煤中无机黄铁矿在500℃分解为中间相产物Fe_(1-x)S,在600℃以上完全分解为FeS,高温下无机硫以黄铁矿分解产物FeS和固硫产物CaS为主,煤中易分解有机硫醇硫醚在500℃以下完全分解,高温下有机硫以难分解噻吩、砜类为主。     

炼焦煤及其脱矿物质煤热解过程中硫的逸出特性

选取变质程度和全硫含量相近的山西灵石炼焦煤(LS煤)和新西兰炼焦煤(NXL煤)及其脱矿物质煤作为研究对象,用TG-MS-FTIR联用技术研究原煤及其脱矿物质煤热解过程中硫的逸出特性.结果表明:LS煤热解过程中H_2S的逸出温度明显低于NXL煤热解过程中H_2S的逸出温度,两种原煤热解过程中H_2S的逸出曲线峰形相似,H_2S逸出终温相近.H_2S的逸出与H_2和CH_4的逸出密切相关,说明含氢自由基与含硫自由基的结合促进H_2S的逸出.原煤和脱矿物质煤热解过程中H_2S逸出起始温度基本重合,但是脱矿物质后H_2S逸出终温有所提高,说明煤中原有的矿物质可以使H_2S更快逸出;另外,脱矿物质后热解H_2S逸出强度反而比原煤热解H_2S逸出强度低,说明脱矿物质过程中脱除了一部分有机硫.     

油页岩热解过程中微量元素迁移及其作用规律

利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定油页岩样品和不同终温下热解半焦中13种金属微量元素的含量,分析这些元素在样品中的含量分布特征及其迁移规律。结果显示：龙口油页岩中富集Ba、Cd,巴里坤油页岩中富集Ba、Cd、Li、V、Sb,且样品中多数微量元素在500℃时挥发性最强。将不同形态的微量元素负载于干酪根上并进行热重分析,根据热重结果计算其动力学,再通过裂解气质联用实验（PY-GC/MS）测定干酪根和浸渍硝酸镍的干酪根热解时烷烃类产物的相对含量,研究微量元素对干酪根热解生烃转化率、热解速率以及产物分布的影响。结果表明：微量元素的盐类可以催化干酪根热解生烃,增大其热解转化率和热解速率,提高轻组分烷烃产率,降低重组分烷烃产率。     

淖毛湖煤在热解过程中钠的迁移转化规律

采用立式管式炉对淖毛湖原煤和洗煤进行热解,利用电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）等检测手段研究了淖毛湖煤在不同热解温度下碱金属钠的析出特性及不同赋存形态之间的迁移转化规律。结果表明：乙酸铵洗煤和盐酸洗煤的不溶钠在热解过程中会向乙酸铵溶钠和酸溶钠转化,其中钠的挥发性呈现增加的趋势,释放量在3%～24%;而水洗煤在热解过程中钠会从水溶态、乙酸铵溶态和酸溶态向不溶态和气相迁移转化。原煤中钠主要以水溶态为主,在热解过程中水溶钠会向其他形态转化,其中钠的挥发性先减少后增加,在600℃达到最低。低温下钠的挥发来自乙酸铵溶钠的分解,高温下水溶钠和酸溶钠会进入气相,使得原煤和洗煤在800℃时钠的挥发速率增加。     

油页岩热解过程中微量元素迁移及其作用规律

利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定油页岩样品和不同终温下热解半焦中13种金属微量元素的含量,分析这些元素在样品中的含量分布特征及其迁移规律。结果显示:龙口油页岩中富集Ba、Cd,巴里坤油页岩中富集Ba、Cd、Li、V、Sb,且样品中多数微量元素在500℃时挥发性最强。将不同形态的微量元素负载于干酪根上并进行热重分析,根据热重结果计算其动力学,再通过裂解气质联用实验(PY-GC/MS)测定干酪根和浸渍硝酸镍的干酪根热解时烷烃类产物的相对含量,研究微量元素对干酪根热解生烃转化率、热解速率以及产物分布的影响。结果表明:微量元素的盐类可以催化干酪根热解生烃,增大其热解转化率和热解速率,提高轻组分烷烃产率,降低重组分烷烃产率。     

煤热解过程中硫的析出规律研究进展

总结了我国煤炭中各种形态硫的赋存规律,及其在热解过程中无机硫与有机硫变迁规律的研究现状,比较不同气氛下各种硫的析出,指出富氢气体在煤炭热解脱硫方面应用前景广阔。     

固体热载体煤热解过程中硫的迁移特性

在实验室规模的固体热载体快速热解装置上,以内蒙古富安高硫煤为研究对象,考察热解温度、升温速率及热载体种类对煤中硫在热解产物中分布的影响.结果表明,燃烧灰和气化半焦为热载体时,均具有明显的固硫能力.在650℃热解时,煤中约40%的硫转移至热载体中.由于热载体中碱性矿物质存在形态的差异及其物理性质的不同,低温下气化半焦的固硫能力强于燃烧灰的固硫能力,随热解温度的提高其差异逐渐降低.与慢速程序升温过程相比,由于高温有利于Fe2O3与还原性气体反应生成FeO,快速热解时热载体的固硫能力较强.     

ReaxFF方法研究的褐煤热解过程中硫的迁移机理

采用ReaxFF(reactive force field,活性反应力场)分子动力学方法模拟了褐煤在1000K~2 000K下的热解过程,分析了热解温度对热解产物分布的影响,搜寻到了噻吩、硫酚和硫醚中硫元素迁移的基元反应以及热解产物中硫原子的存在形式.结果表明,热解温度是影响热解产物中硫元素分布的一个重要因素,高温会抑制硫从褐煤中逸出.在热解过程中,噻吩、硫酚和硫醚中的硫原子会通过硫自由基中间体进行相互转化.在热解结束时大多数硫原子以噻吩和硫醚的形式存在.