煤热解产物中硫的分配

第2期翟晓燕煤热解产物中硫的分配煤热解产物中硫的分配翟晓燕(陕西能源职业技术学院陕西咸阳712000)摘要:综述了煤中硫的赋存形态及其在煤热解过程中的析岀形态,为实现煤的洁净利用提供理论依据。关键词:煤;热解;硫形态中图分类号:TQ533.1文献标识码:B文章编号:1671-749X(2005)02-0031-020引言和R-O-S-S-R等硫氧化物煤中无机硫主要来自矿物质中各种硫化,一般我国煤炭资源丰富,其储量约占全国矿产资源分为硫化物和硫酸盐两种,有时也有微量的单质硫。量90%,化石能源的95%。因此我国以煤为主的能硫化物主要以黄铁矿为主,其次为白铁矿、磁铁矿源结构在相当长的时间内不会改变,然而煤在燃烧(FeS3)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿等硫酸盐硫主要以过程中放出的硫氧化物是污染环境的主要物质之石膏(CaSO4·2H2O)为主,也有少量绿矾(FeSO4·。因此,深入地研究煤中硫的赋存形态及其热解TH2O)等。规律,对于进一步合理利用煤炭资源和开发新的脱硫技术具有重要意义。2热解过程中硫的分配及产物1硫的赋存形态2.1热解过程中硫的析出形态燃烧过程中硫的析出是一种复杂的过程。煤中煤中硫的含量占煤重的0.2%~11%,含量的硫变成的各种硫化物分布在煤气、半焦及焦油中。多少与煤化度的深浅没有明显变化。一般分为有机硫的化合物的含量取决于原料煤的性质(煤化程硫和无机硫两大类。普遍认为有机硫分为硫醇或羟度、岩相组成、矿物质含量、硫含量及其存在形式)基化物、硫醚或硫化物、噻吩类杂环硫化物等。通常和热解参数(温度、压强、反应时间、原料煤的粒度在低分子量煤化度煤中以低分子量的脂肪类有机硫分布催化剂)等。为主,而在高煤化度中以高分子量的环状有机硫为挥发分HS.cos、s0主。孙成功等利用程序升温法(TPR)研究煤中有机硫的形态结构认为在褐煤中主要以脂肪族,芳香[一族硫化物为主,而在烟煤中主要以各种不同芳构化F,S、MS.C程度的噻吩结构为主。并初步认为煤中有机硫形态结构随煤变质程度的变迁呈较强的连续递变性。图1煤热解过程硫的变化Brown研究Rasa煤时发现大分子网络相中噻吩结构硫占70%,其余的30%为芳香基硫化物。陈鹏2煤热解过程硫的转化由于受众多因素影响,结利用XPS分析出煤中有机硫化物为:硫化物硫、硫果很复杂。温度对有机硫析出的影响比黄铁矿硫析醚硫醇或Ph-S-S-Ph等二硫苯系列以及硫枫出影响显著。通常情况下脂肪硫燃烧在30℃左右,芳香族有机硫在400℃左右开始释放;其次是黄收稿日期:2005-03-25铁矿硫,大约400℃前后;然后是噻吩类有机硫,在作者简介:程晓燕(1970-),女,陕西威阳人,西北大学在读研究生,500℃以上,最难燃烧的硫酸盐需要590℃以上。陕西煤炭2005年22硫在挥发分中的存在形态形式靠化学键与碳结合,半焦中硫的含量取决于热煤中硫热解时产生的气体为H2S、COS、SO2、解工艺参数。刘艳华等利用XPS研究宜宾煤认SO3CS2及小分子硫醇。根据Aar的研究表明:在为部分燃料硫能转化为硫酸盐和亚硫酸盐并被固定热解过程中,含硫化合物先形成自由基,这些自由基在残焦之中。捕获氢原子分解形成H2S和烯烃,如烷基单元。H2S是热解煤气中的主要含硫组分,一般认为3结语200℃下开始析出,500℃~600℃时达到最大析出速研究煤中硫的赋存形态及热解规律,可以有效率,且一直保持到900℃~100℃0。吴幼青等3利地节约能源提高燃烧效率。然而,由于影响硫氧化用程序升温还原法考察6种煤样H2S析出速度与物生成的因素很多,目前难于找到其形成的正确途加热温度关系认为:黄铁矿为550℃,半胱氨酸为径和机理。随着科技的不断发展相信不久将来定230℃,硫化橡胶为425℃,聚苯硫醚为615℃。会实现煤的高效、清洁转化COs、CS2的形成与煤阶和黄铁矿有着密切关系。低参考文献阶煤更易形成COS、CS2;黄铁矿减少,COS、CS2的量[1]孙成功,李保庆煤中有机硫形态结构和热解过减少。程硫变迁特性的研究[J].燃料化学学报,1997,在煤热解的液态产品焦油中,硫主要以噻吩官8,25(4能团、缩合芳基硫化物及大分子硫醇形式存在。舒2]陈鹏.用XPS研究显微组分中有机硫存在形态[J].燃料化学学报,1997,6,25(3)特等人发现焦油中有69种噻吩的衍生物,从苯丙噻[3]吴幼青胡旭东,高晋生程序升温还原法研究煤吩到C3H6S,直到Cx0H10S。中形态硫的分布[J].燃料化学学报,1996,242.3焦中硫的变化焦中硫一般以FeS,CaS,MgS等形式存在。A。[4]刘艳华,车得福,徐通模利用X射线光子能谱确查普利研究表明:半焦中硫主要以非挥发性无机硫定及残焦中硫的形态[J].西安交通大学学报化物和高度缩合的平面噻吩及芳香硫化物官能团的2004,1,38(1).(下接第44页)度大于3m,整体性强,且直接赋存顶(切眼附近的HB1与HB5钻孔可以佐证)。于1煤层之上,此层中砂岩即为工作面的老顶(基(2)按照我国《缓倾斜煤层采煤工作面的顶板本顶)。若按嵌固厚梁的拉破断考虑时,即按照9.分类标准》,采空区充填系数(或称直接顶与采高之47m的中砂岩破断角度作为21303工作面的初次比)K=0,符合K≤0.3,且初次来压步距大于60m来压判据,初次来压步距应为60mo以上,应为来压极强烈的Ⅳ级老顶,因此该工作面按厚度为18.81m1ˉ煤层上的中砂岩和粉砂的初次来压强度将是非常强烈的,应引起足够重视。岩作为老顶考虑;老顶的抗拉强度按厚度比例因素(3)21303工作面,无论是按照HB1钻孔还是综合计算,则其折算强度为σ=6MPa,因此初次来HB5钻孔,理论分析预测的初次来压步距都大于60压断裂步距为≈92m。m以上,整层18.22m中砂岩老顶的初压步距为如考虑厚度为24.35m,1煤层上的中砂岩、127.21m;第一层厚度9.47m中砂岩老顶,初次来粉砂岩和细砂岩共同作为老顶:老顶的抗拉强度按压步距60m;厚度18.81m由中砂岩和粉砂岩2层厚度比例因素综合计算,则其折算强度为σ=7.32组成老顶,初次来压步距92m;厚度24.35m由中MPa,因此初次来压断裂步距为131.23m。砂岩、粉砂岩和细砂岩3层作为老顶,初次来压步3结论距13综合现有分析预测结果,21303工作面初次来1)活鸡兔井12煤层21303综采面的顶板岩压步距变化范围60~131.23m,平均初次来压步距层结构具有特殊性,煤层之上直接赋存有18.22~应为102.61m。如果作保守估计,21303工作面的24.35m的坚硬砂岩老顶,并没有通常意义的直接初次来压步距将会在80-95m之间