浅谈高硫煤热解脱硫技术及应用.docx

浅谈高硫煤热解脱硫技术及应用摘要：本文首先通过实验对于高硫煤热解脱硫技术及其影响因素进行分析研究在此基础上对于高硫煤热解脱硫技术的应用和注意事项进行总结分析以促进煤的转化利用和煤炭产业的发展进步。关键词：高硫煤；热解脱硫；方法技术；影响因素；加氢；应用；分析研究【分类号】：X701.3高硫煤加氢热解脱硫技术作为一种实现煤的转化利用的新技术近年来随着煤炭开采生产的发展以及资源危机的日益严重在新技术与新方法领域中越来越受关注和重视。通过高硫煤加氢热解脱硫技术使煤在氢气环境下实现焦油采收率及其品质的提升以获取高热值煤气和无烟半焦煤炭资源以减少煤气利用对于环境威胁污染提高煤炭开采生产利用率具有非常突出的积极作用和意义。一、高硫煤热解脱硫技术的实验分析本文在进行高硫煤热解脱硫实验中主要以纯度为99.99%的高纯氢气作为热解气氛采用450℃至750℃的终温以15℃/min的升温速度在常压固定床反应器上对于高硫煤热解脱硫工艺过程进行实验分析。完成实验后将实验中反应后留下的固体残留物使用元素分析仪进行其中所包含的硫质量分数测量同时使用气相色谱仪对于热解气体中存在的H2S体积分数进行测量确定。如下表1所示为对于沟底高硫煤的元素分析和工业分析结果表。其中在进行沟底高硫煤的脱硫率计算中则按照下列公式（1）进行计算求取。此外需要注意的是在上述高硫煤热解脱硫实验中实验所需的样品数量为3g并且实验中采用的煤样品粒度均在3mm以下。对于沟底高硫煤工业元素的分析A表示的是沟底高硫煤的灰分质量分数而M表示的是对于煤样质量分数的分析V表示的是对于煤的挥发分的质量分数分析结果。上表在进行沟底高硫煤工业分析与元素分析中主要采用差减法进行计算分析的。二、高硫煤热解脱硫技术的应用分析1、高硫煤热解脱硫技术应用中的影响因素分析首先在上文的高硫煤热解脱硫实验中根据实验条件下脱硫氢气的流量变化与残留物中的硫的质量分数之间的关系变化可以看出在氢气流量为0时脱硫率为51.89%并且随着氢气流量的增加脱硫率显著提高；当氢气流量增加到450ml/min时脱硫率达到66%并且随着氢气流量的继续增加脱硫率仍然增高但增高的速率减缓；当氢气流量达到650ml/min时脱硫率达到极大值67.56%这时氢气流量再增加脱硫率反而下降并且当氢气流量为900ml/min时脱硫率降为66.12%。在这一变化关系中开始脱硫率提高其主要原因在于随氢气流量增加外扩散动力随气体速度的增加而增加则氢气向煤颗粒的扩散动力增加煤大分子的加氢反应几率提高；同时初级挥发分从煤颗粒表面向气相的扩散也加快从煤中脱除的硫与残留物的二次反应减少；另外从煤颗粒中逸出的含硫挥发分被快速逸出气相反应区在反应区的停留时间减少因而初级挥发分与煤颗粒以及初级挥发分之间再聚合形成半焦的二次反应机会减少因而流速的增加提高了脱硫率使残留物中硫质量分数减少。后来又降低则可能是由于当氢气流量大于650ml/min后随着反应进行煤层开始软化形成熔融状态这时由于氢气流量较大氢气在通过胶质层时氢气气流产生偏折形成一个个小的“气洞”氢气直接从“气洞”中流出致使相当一部分煤中硫不能与氢气充分接触反应导致部分的含硫自由基发生再聚合反应生成稳定、难于脱除的噻吩类化合物从而脱硫率降低。其次在实验条件下根据加氢热解的最终温度和残留物中硫质量分数的关系变化曲线可以看出随着加氢热解温度的升高残留物中的硫质量分数呈现下降变化并且在最终温度达到650度时残留物中的硫质量分数下降到最低并且在温度高于650度以后又呈现回升变化。这主要是由于黄铁矿中硫的脱除反应和煤中有机质、矿物质与硫化氢反应生成含硫盐的反应。在加氢热解的最终温度低于650度时加氢热解脱硫的过程可分为2段进行其中低于450度的情况下随着温度的逐渐升高残留物中的含硫质量分数显著下降这主要是由于易于分解的有机硫被还原、分解和黄铁矿的加氢热解反应脱硫促成的；而在450度至650度的阶段范围内主要为部分噻吩结构硫被还原脱除；当温度高于650度时残留物中硫质量分数逐渐增加这主要是由于在高于650度以后煤中矿物质与生成的硫化氢反应使硫重新固定在残留物中而不能脱除。再次在实验条件下根据加氢热解的停留时间与脱硫率的关系变化可以看出随着反应停留时间的延长残留物中的含硫质量分数逐渐降低。造成这一变化的原因主要有两个方面一是由于FeS以及噻吩结构硫在高温条件下的反应都相对比较缓慢二是加氢热解脱硫在开始阶段是由气膜或化学反应控制随着反应进行半焦晶型结构逐渐形成开始从无序状态向有序状态转换。最后根据上述实验中煤加氢热解过程中硫化氢的逸出曲线变化可以看出硫化氢的逸出主要有两个峰值变化即250