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煤热解的化学基础——煤热解中微量元素氯、氟、汞及砷的析出行为和机理

专 业: 化学工艺
关键词: 微量元素 氯、氟、汞及砷 析出特性 煤热解 动力学 化学脱灰
分类号: TQ530  TQ511.6
形 态: 共 116 页 约 75,980 个字 约 3.634 M内容
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内容摘要


该文选用了中国10种典型动力煤,通过热解研究试验,着重对煤中氯、氟、汞及砷在热解过程中的析出、迁移特征,有关动力学及模型进行了研究.该文主要研究了热解工艺条件对中国典型动力煤中氯、氟、汞和砷的析出、迁移特性的影响,为今后煤热解、气化工艺及煤中氯、氟、汞及砷的净化工艺的选择提供基础信息和技术支撑.研究结果表明:我国动力煤中氯、氟、汞和砷的含量总体含量不高,氯平均含量为0.028%,氟为192.33 μg/g,汞为0.1858μg/g,砷为11.46μg/g;影响氯、氟、汞和砷析出的因素主要有气体流速、热解温度、停留时间、热解气氛、水蒸汽含量以及氯、氟、汞和砷的赋存形态和煤中其它矿物成分等.煤中氯、氟、汞或砷的析出率随热解温度的升高而逐渐增加,在不同温度区间,温度对析出率的影响呈阶段性;停留时间和不同的热解气氛对氯、氟、汞或砷的析出有重要的影响.水蒸汽的参与,明显提高了氯、氟的析出率.添加CaO对煤中氯、氟或砷的析出起抑制作用.与煤中氯和氟的析出不同,煤中汞和砷在低温热解条件下就达到一定的析出率.义马煤在400℃时热解15 min,可以脱除28.36%的砷和63.26%的汞,而氯和氟此时析出率较低.因而,将煤在燃烧或热解前先在400℃时预处理,可脱除大部分汞和砷.对神府、平朔、大同三种烟煤中氯的热解析出特性研究表明,三者的氯析出曲线符合S型,可以用Boltzmann函数来描述.采用等温动力学方法对煤中氯、氟、汞及砷在热解过程中的析出动力学进行了研究,求得了煤中氯、氟、汞及砷析出的表观活化能、指前因子等动力学参数.研究结果表明,煤中氯、氟、汞和砷析出为一级反应.神府高氯煤神府煤添加NaCl模拟高氯煤中氯析出的表观活化能为38.14 kJ/mol;铁法大兴和准格尔煤中氟在水蒸汽参与下的析出表观活化能分别为84.38 kJ/mol和77.68 kJ/mol;义马煤中的汞析出表观活化能为7.64kJ/mol,砷析出表观活化能为6.90 kJ/mol,二者的表观活化能值均比较低,表明二者的析出主要是物理扩散和挥发.以NaCl作为无机氯模型化合物进行了氯析出的机理研究.XRD和NaCl析出实验结果表明,煤中的Al、Si氧化物对煤中无机的氯的析出起到促进的作用,在水蒸汽的作用下,其与NaCl发生的化学反应为:2NaCl+2SiO<,2>+Al<,2>O<,3>+H<,2>O→2NaAlSiO<,4>+2HCl ↑.煤中含氯化合物与煤中矿物之间的化学反应是氯析出的重要因素.此外,采用化学脱灰法对煤中氯、氟、汞及砷的脱除进行了研究,并用热重法研究了化学脱灰对煤热解和燃烧特性的影响……

全文目录


文摘
英文文摘
前言
第一章 文献综述
1.1煤中有害或潜在有害元素的分类
1.2煤利用过程中污染问题的相关法规
1.3煤利用过程中氯、氟、汞及砷的污染特征
1.3.1氯的污染及特征
1.3.2氟的污染及特征
1.3.3汞的污染及特征
1.3.4砷的污染及特征
1.4煤中氯、氟、汞及砷的赋存形态、成因及迁移转化
1.4.1煤中氯、氟、汞及砷的赋存形态
1.4.2煤利用中氯、氟、汞及砷转化、迁移机制及污染控制
1.5本文的立题和研究内容
第二章 我国典型动力煤中氯、氟、汞及砷的分布特征研究
2.1煤样的煤质特征
2.2煤中氯、氟、汞及砷测试方法
2.2.1几种实验室煤样处理常用方法
2.2.2氯/氟测定中煤样处理方法的选择
2.2.3氯、氟测定方法及离子选择电极法的数据处理
2.2.4汞测定方法及数据处理
2.2.5砷测定方法及数据处理
2.3我国动力煤中氯、氟、汞及砷含量及分布
2.4煤中氯、氟、汞及砷与灰分含量和矿物成分及元素之间的关系
2.4.1煤中氯、氟、汞及砷与灰分含量和矿物成分及其含量的关系
2.4.2氯与氟之间的关系
2.5本章小结
第三章 煤热解过程中氯、氟、汞及砷析出特性研究
3.1热解实验装置与研究方法
3.2煤热解过程中氯的析出规律研究
3.2.1气体流速对氯析出的影响
3.2.2热解温度对氯析出的影响
3.2.3热解时间对氯析出的影响
3.2.4热解气氛对氯析出的影响
3.2.5水蒸气对氯析出的影响
3.2.6不同煤种中氯的析出
3.2.7 煤中其它矿物成分对氯析出的影响
3.2.8煤热解过程中氯析出过程的分析与表征
3.3煤热解过程中氟析出研究
3.3.1热解温度对氟析出的影响
3.3.2热解时间对氟析出的影响
3.3.3热解气氛对氟析出的影响
3.3.4不同煤种中氟的析出
3.3.5 煤中其它矿物成分氟析出的影响
3.4煤热解过程中汞析出研究
3.4.1热解温度对汞析出的影响
3.4.2热解时间对汞析出的影响
3.4.3不同煤种中汞的析出
3.4.4 CaO对煤中汞析出的影响
3.5煤热解过程中砷析出规律研究
3.5.1热解温度对砷析出的影响
3.5.2热解时间对砷析出的影响
3.5.3不同煤种中砷的析出
3.5.4 CaO对煤中砷析出的影响
3.6煤中氯析出模型研究
3.6.1热解实验及氯析出率计算
3.6.2模型的建立
3.7本章小结
第四章 煤热解过程中氯、氟、汞或砷析出动力学及氯析出机理研究
4.1煤热解过程中氯、氟、汞或砷析出动力学
4.1.1煤中氯、氟、汞或砷析出动力学的通用模型
4.1.2煤热解中氯析出动力学研究
4.1.3煤热解氟析出动力学研究
4.1.4煤中汞析出动力学研究
4.1.5煤中砷析出动力学研究
4.2煤中氯热解析出机理研究
4.2.1氯析出的化学分析
4.2.2氯析出反应的XRD分析
4.2.3氯析出的热重分析
4.3本章小结
第五章 化学脱灰对煤中微量元素氯、氟、汞和砷的脱除及对煤质的影响研究
5.1实验方法和装置
5.1.1 HF+HNO3脱灰法简称酸脱灰,下文同
5.1.2碱-酸NaOH-HNO3两步脱灰法简称碱脱灰,下文同
5.2化学脱灰对煤中灰分及氯、氟、汞和砷的脱除
5.2.1化学脱灰对煤中灰分和硫的脱除
5.2.2化学脱灰对煤中氯、氟、汞和砷的脱除
5.3化学脱灰对煤热解和燃烧特性的影响
5.3.1化学脱灰对煤热解特性的影响
5.3.2化学脱灰对煤燃烧特性的影响
5.4本章小结
第六章 总结
6.1全文总结
6.2不足之处及对今后工作的建议
参考文献
附录

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中图分类: > TQ530 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论
其他分类: > TQ511.6 > 工业技术 > 化学工业 > 燃料化学工业(总论) > 基础理论

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