超临界水煤气化过程中重金属和硫的迁移

发布时间：2024-01-01 08:25

　　煤炭是我国主要的一次能源,并有巨大替代石油的潜力。但是,煤化工会引起一系列越来越严重的环境问题,造成巨大的环保压力。超临界煤气化技术是一种很有前景的清洁高效的煤转化技术。通过此技术,低级煤不经过干燥可以在较低温度下直接转化为氢气、碳氢化合物或油类等。但是反应体系中,重金属和硫的形态转变和迁移规律仍不明确。事实上,这些变化明显受到超临界水的影响。本文在小试装置中进行超临界气化实验,研究了操作参数对不同重金属迁移的影响。使用逐级提取法对重金属反应前后形态的变化进行检测,并使用SEM和BET进行了分析。结果显示,大多数重金属的去除率随温度的升高、煤水比的降低、反应时间的延长、催化剂的添加而升高,其去除率顺序大致为As>Cu>U≈Cr>Pb,并且灰分中各重金属的赋存形态也发生了明显变化。相比于热解条件,超临界水可以侵蚀煤基体,增加孔道,促进了重金属的迁移。随后研究了褐煤和次烟煤在超临界煤气化小试后,硫在气液固三相之间的分布,并与热解条件下进行了对比。固体硫的形态采用改进的称量-离心法测定,其中硫酸盐硫和黄铁矿硫在超临界条件下的去除率明显高于热解,尤其是当温度升高时。XRD结果...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 中国的煤污染
    1.2 煤中重金属污染
        1.2.1 重金属的危害性
        1.2.2 重金属环境影响评价
        1.2.3 传统煤化工中重金属的研究
    1.3 硫污染
        1.3.1 硫的危害性
        1.3.2 硫的赋存形态及检测
        1.3.3 传统煤化工中硫的迁移
    1.4 超临界煤气化
        1.4.1 超临界煤气化简介
        1.4.2 超临界体系下重金属的迁移
        1.4.3 超临界体系下煤中硫的迁移
        1.4.4 中试/商业级超临界水装置的应用
    1.5 本文工作
第二章 超临界小试实验
    2.1 煤样处理
        2.1.1 原煤预处理
        2.1.2 煤的脱灰
    2.2 小试装置及操作步骤
        2.2.1 重金属迁移实验
        2.2.2 硫迁移实验
    2.3 分析方法
        2.3.1 基本性质检测及表征方法
        2.3.2 煤中重金属赋存形态的提取—改进的BCR逐级提取法
        2.3.3 生物可利用率及风险评估因子
        2.3.4 TCLP-内梅罗综合指数法评价
        2.3.5 潜在生态危害指数评价
        2.3.6 煤中硫形态的逐级提取—称量-离心法
第三章 超临界煤气化小试过程中重金属的迁移
    3.1 反应温度的影响
    3.2 煤水比和反应时间的影响
    3.3 催化剂的影响
    3.4 气氛的影响
    3.5 酸洗的影响
    3.6 与热解对比
    3.7 基于RAC和生物可利用率的环境影响评价
    3.8 本章小结
第四章 超临界煤气化小试过程中硫的迁移
    4.1 两种煤的基本性质
    4.2 碳和硫在气液固三相的分布及转化率
    4.3 煤焦中硫的形态分布
        4.3.1 硫酸盐硫的转化
        4.3.2 黄铁矿在煤环境下的迁移
        4.3.3 有机硫的形态变化
    4.4 液相中硫的迁移
    4.5 气相中的硫形态
    4.6 超临界煤气化下硫的迁移机理
    4.7 本章小结
第五章 中试级超临界煤气化
    5.1 中试实验过程
    5.2 煤渣的基本性质
    5.3 重金属的迁移和赋存形态
        5.3.1 重金属含量和富集比
        5.3.2 重金属赋存形态和RAC评价
        5.3.3 TCLP-内梅罗指数法评价
        5.3.4 潜在生态风险评价
    5.4 煤渣中硫的形态变化
    5.5 本章小结
第六章 结论
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
发表的论文
专利
参与的科研项目
致谢



本文编号：3876462