烟煤快速加氢热解的研究——Ⅴ.煤和半焦中有机硫化学形态剖析.pdf

第2q卷第1期燃料化学学报Ⅷ凹NoI
20o1年2月JOURN,M~OFFUELCHEMISTRY邶TECHNOLOGYFeb．200I

文章编号：0253—2409(2001j01一OO44-O5
烟煤快速加氢热解的研究
V．煤和半焦中有机硫化学形态剖析

朱子彬，朱宏斌，昊勇强，唐黎华，陈玲君，徐志刚
{华东理工大学上海20O237)

摘要：采用XPS技术分析了我国以烟煤为主的七种煤样以及对应的快速加氢热解半焦中有机硫的化学形态。煤
中有机硫一般为脂肪类硫与噻吩类硫，其谱峰位置分别在1631—163．5eV和164．1—164．5eV之间。噻吩类硫的相对
含量随煤化程度而增大。半焦中一般只残留噻吩类硫，谱峰位置在1641—164．5eV，与对应煤中噻吩硫的谱峰位置
是一致的。在加氢热解过程中全部脂肪类硫和部分噻吩类硫被脱除，脂肪类硫表现出很高的加氢反应活性。
关键词：煤；快速加氢热解；硫形态；XPS
中图分类号：ap53o2文馘标识码：A

研究煤中有机硫的形态，对于控制煤燃烧所引加氢热解过程中的变化规律。
起的硫氧化物污染具有重要意义⋯。将电子能谱
1实验部分
xPs(X-rayPhotoelectronSpectroscopy)运用到煤的分
1．1实验装置与分析方法煤快速加氢热解的实
析上．为煤中有机硫的化学形态非破坏性分析提供
验装置见文献[11]对煤样和半焦进行xPs分析，
了一种新的手段。Frost最早采用xPs分析了煤中
采用PHI-5300ESCA谱仪，使用M为发射源，步
硫的化学形态Perry-研究的XPS谱图中硫有两
长0．1eV，最低分辨率为0．1％，粉末样使用Scotch
峰，分别对应为有机硫与硫酸盐硫。Kelemen[4～6]
带固定，采用G284．6eV为内标校正荷电位移，并采
的研究表明煤中有机硫分别为脂肪类硫与噻吩类
用Origin软件根据优化算法对出峰进行Gauss拟台。
硫。Hittle对煤酸洗脱灰处理，未改变煤中有机硫
1．2试样选用我国煤化程度不同的七种煤样，
xPs出峰位置，并消除了无机硫的影响。国内学者
其样品粉碎到60～80目，对其进行快速加氢热解。
亦对我国煤中有机硫形态进行了分析。煤的快
为避免无机硫与有机硫同时出峰对有机硫xPs谱图
速加氢热解是洁净煤利用新技术，该工艺具有显著
的干扰，本实验对所得半焦与煤样在xPs分析前粉碎
的脱硫效果本文运用xPs分析了我国以烟煤
至200目进行酸洗脱灰份处理。煤样的元素分析
为主的七种煤，并同时分析了加氢热解后所得半焦
与工业分析见表1．各种形态硫的分析见表2。
中的有机硫，考察我国煤中有机硫的形态以及在

表I煤样的工业分析和元素分析
Table1Analysisdataofcoal

*bydiference

收稿日期：2ooo~5．22；修回日期：2f~o8．12
基金项目：国家自然科学基金(29476232)
作者简介：朱f彬(194o-)，男，浙江吴兴^，瞎士生导师，教授．化学J程。

1期朱子彬等：烟煤快速加氢热解的研究、

表2煤样中的各种形态硫分析

Ta／~le2Analysisofsulfurineva／

2实验结果与讨论一般噻吩类硫的含量较高，脂肪类硫含量较低，我国
2．1煤中的有机硫化学形态表3为煤中有机硫煤的分析与George_】的实验结果相吻合。例如，西

含量与xPs谱图数据。煤样的xPs谱图如图1所山、曹家庄与阳泉煤的噻吩类硫都在85％左右，东口00u△0【l；0J
示由图1和表3可见，煤中有机硫一般存在两个胜、黄县、华丰和大同等煤中的噻吩硫在70％或
峰，其峰位置均分别在163．1～163．5eV和164．1～7O％以下。东胜煤的两个出峰分别在164．0eV与
164．5eV两处。根据文献。可知前者对应脂肪165．1eY，前者对应于噻吩类硫，后者应为氧化态的
类硫(Jig肪类、硫醚和硫醇等)，后者对应噻吩类硫。有机硫。
煤中有机硫形态与煤化程度有关，煤化程度高的煤

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