钙基添加剂作用下煤热解和气化行为及其硫迁移

作     者：刘慧君 

作者单位：华东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王杰

授予年度：2011年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：煤 钙基添加剂 热解 气化 脱硫 

摘      要：利用固定床反应器,并借助气相色谱(GC)、气相色谱质谱联用(GC-MS)和傅立叶红外光谱(FTIR)等分析手段,研究了两种常见钙基添加剂(Ca(OH)2和CaCO3)对三种煤的慢速热解行为的影响。结果表明：钙基添加剂既对焦油的二次裂解也对煤大分子结构的分解和缩聚具有促进作用,从而使焦油和焦炭产率下降,气体产率增加;对焦油二次裂解的促进作用涉及脱氢和脱甲烷、长链碳氢化合物裂解、芳香化合物侧链官能团的断裂以及小分子BTX的形成等反应;煤膨胀性影响钙基添加剂对焦油二次裂解的作用;与CaCO3相比Ca(OH)2的作用更为明显。 借助FPT气相色谱、X-线衍射(XRD)和X线吸收近边光谱(XANES)等分析手段,研究了砚石台高硫煤在热解过程中硫迁移和形态硫变化的规律及其钙基添加剂的影响。结果表明：原煤中含有无机硫(主要为黄铁矿和水绿矾)和有机硫(主要为噻吩硫、砜和亚砜);在热解过程中煤中硫主要以H2S和COS释放;Ca(OH)2添加剂促进了黄铁矿分解产物FeS的进一步分解,并使更多硫以CaS形式固定于煤焦中,且H2S析出向高温移动。通过煤焦的酸洗及XANES分析得到,在使用钙添加剂的情况下,煤焦中较多存在一种有机硫二硫化物,很可能是硫的二次反应产物。 进一步研究了钙基添加剂对砚石台煤焦的催化气化行为及硫迁移和形态硫变化的影响。结果表明：钙添加剂有助于煤焦的碳酸钾催化气化,同时有助于在煤灰中形成K2S04,不仅起到固硫作用,而且有利于K催化剂的回收。