吴家坪煤在流化床热解过程中含硫气体产物的分析

在氧气体积分数分别为3.0%、5.6%、 8.7%的O2 N2混合气，热解温度500℃～800℃, 停留时间30min下，对吴家坪煤在流化床反应器热解过程中的含硫气体进行了分析。热解过程中主要的含硫气体是H2S、COS和SO2, 且它们的逸出规律一致：随着温度和氧气体积分数的增高, 逸出速率加快。 氧气体积分数对煤中的H2S、COS的影响是相似的, 随着氧气体积分数增加, 相对于3.0% O2 N2 气氛, H2S和COS的逸出量占气相中总硫的比例在5.6% O2 N2 气氛下降, 在8.7% O2 N2 气氛下又有所上升; 而氧气体积分数对SO2的影响与之相反, 在5.6% O2 N2 气氛下, 气相中93%以上是以SO2形式逸出的, 在8.7% O2 N2 气氛下, SO2的比例又下降很多。这是由于8.7% O2 N2 气氛下, 更多的氧气参与了C—C键断裂的反应, 使脱去的硫转化到焦油中，从而也生成了大量的CO，使得在8.7% O2 N2气氛下CO/SO2比明显大于5.6% O2 N2气氛下的。     

大同烟煤增压富氧燃烧过程中硫、氯和氟的析出特性

利用高压热重结合傅里叶红外研究了大同烟煤在增压富氧燃烧过程中硫、氯和氟的释放行为,主要考察压力对其析出特性的影响。实验结果表明,压力的改变对煤中硫、氯和氟的迁移转化均有显著影响。随着压力的升高,黄铁矿硫向COS等中间产物的转化率逐渐增加,导致SO2的收率逐步上升,但在3 MPa时,燃煤SO2收率却有所降低。此外,压力升高后反应气氛中CO分压的增加促进了COS的生成,导致其收率逐渐上升。因为煤中有机氯析出和转化与挥发分的释放密切相关,所以高压下挥发分释放量的增加使得煤中有更多的有机氯析出并转化为HCl,而且压力升高后,挥发分燃烧速率和温度的升高促进了无机氟化物分解,HF生成量相应增加。此外,高压下水解反应的强化也提高了HF的收率。     

增压O_2/CO_2气氛下煤燃烧特性实验研究

增压O2/CO2燃烧是一种可高效分离回收CO2的新兴燃烧技术,其燃烧机理与常压空气、常压O2/CO2燃烧存在较大差异。在加压热重分析仪上研究了增压条件下总压、氧浓度、气氛及粒径等反应参数对美国烟煤和淮北无烟煤燃烧特性的影响,确定了煤的着火温度,并对其进行燃烧动力学分析。结果表明,增压O2/CO2气氛下,随着压力或氧浓度的增加,DTG曲线向低温区移动,煤样整体燃烧速率加快。压力提升、氧浓度增加及煤粉细化均可改善O2/CO2气氛下煤样的着火特性。常压O2/CO2气氛下煤粉燃烧基本属于一级反应;增压O2/CO2气氛下,低温区属于0.5级反应,而高温区属于1.5级反应。     

煤灰及各种矿物质对SO2排放特性的影响

利用TG-DTG采用低加热速率实验研究了煤阶、脱灰及煤中主要矿物质成分对煤燃烧过程中SO2排放特性的影响,并对矿物质成分的影响机理进行了讨论。结果表明,煤中硫质量分数的高低对烟气中SO2的排放有明显影响,排放水平与硫质量分数不成比例;煤中硫向SO2转化率与煤阶之间没有明显的关联;脱灰能较小程度地促进SO2的生成,抚顺煤主要矿物质成分中Na、K、Mg以及Ca等碱金属与碱土金属明显抑制SO2的排放,同时纳米级的TiO2也减少烟气中SO2体积分数,这些成分对SO2抑制作用的顺序为MgNa≈K>Ca>Mg>Ti的次序加速焦炭的氧化;Si和Al属于惰性成分,对煤中硫的迁徙以及煤的燃烧特性没有显著影响。     

CO_2气氛对煤热解过程中硫逸出的影响

采用热解-质谱(Py-MS)与热解-气相色谱(Py-GC)相结合的方法对平朔(PS)和义马(YM)原煤、脱灰煤及其脱黄铁矿煤进行了热解实验,考察了CO_2气氛对煤热解过程中硫逸出行为的影响。并采用质谱在线分析H_2S、COS和SO_2的逸出曲线,利用气相色谱分析H_2S、COS和SO_2在气相中的逸出量。结果表明,CO_2气氛有利于H_2S、COS和SO_2进入气相,且逸出量增加,而COS增加幅度更大。同时,CO_2气氛有利于H_2S和SO_2最大逸出峰温提前。另外,CO_2气氛对原煤的H_2S、COS和SO_2逸出温度影响较大,但对脱灰煤的影响较小。在较高的温度下,CO_2有利于煤中稳定有机硫的分解。这进一步验证了在较高温度下COS形成与CO相关,而在较低温度下与CO无关。     

氧化性气氛下流化床中煤的热解脱硫及硫的分布

兖州（YZ）原煤，在氧气体积分数为3.0%、5.6%、8.7%，热解温度400℃～800℃, 热解停留30min，在流化床反应器中进行了热解脱硫实验。结果表明，兖州煤在3.0%O2，600℃时的脱硫效果最佳，可达70%；此时的黄铁矿硫全部脱除，而有机硫也可脱除60%以上。而相同温度惰性气氛下的总硫和有机硫的脱除率则分别为25%和15%。在氧化性气氛下，脱除的硫主要分布在焦油中；随着氧气体积分数的提高，半焦收率下降的很快，下降幅度要比脱硫率的增加幅度大。因此，氧气体积分数过高，在选择性断裂C—S键的同时，也使C—C键发生了断裂。     

松木屑与褐煤共气化的TG-FTIR实验研究

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析，研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明，松木屑加入后提高了试样的反应活性，随松木屑比例增加，气化失重速率逐渐降低，CO的开始析出温度及析出峰面积A_CO呈降低趋势；较低的升温速率有利于CO和CH₄的析出，随着升温速率的增加，DTG曲线向高温侧移动，最大失重速率显著增加，褐煤热解对应的峰逐渐消失；CO₂气氛对挥发分析出阶段的失重行为影响不明显；空气气氛时挥发分析出阶段的两个失重峰分别对应挥发分的燃烧和固定碳燃烧，该气氛下没有明显的焦炭气化阶段。     

循环流化床燃煤过程NO、N2O和SO2的排放行为研究

在30kW循环流化床装置上进行了中国西部三种煤的燃烧实验，考查了燃烧温度、空气分级、空气过剩系数、固体颗粒循环料率和煤种等因素对NO、N2O、SO2污染物排放的影响。结果表明，强化空气分级可显著降低高挥发分煤种NO的生成量，但对N2O影响不大；增加空气过剩系数同时增加了NO与N2O的排放；增加固体循环料率显著降低NO生成量，但N2O排放略有增加；高阶煤燃烧生成较多N2O，低阶煤生成较多NO。燃烧温度1120K、过剩空气系数1.25下约85%燃料中N转化为N。实验范围内改变操作参数不影响SO2与CO排放量。     

O2/CO2气氛下石灰石煅烧与硫化反应研究

富氧燃烧技术是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。本文对O2/CO2气氛下煤燃烧流化床条件下的石灰石煅烧分解特性进行了热力学分析，并与热重试验结果进行了对比，得出石灰石的起始分解温度随O2/CO2气氛中CO2分压比的增大而增加，但增幅减小。结合小型流化床试验装置上煅烧与硫化反应过程中的石灰石样品的孔结构特性和可视化SEM分析，得出空气气氛和O2/CO2＝20/80气氛在煅烧与硫化反应过程中的孔结构特性差异很大：反应温度为1 123 K时，空气气氛下石灰石迅速分解，比表面积、孔隙率增大，硫化反应发生后孔堵塞导致比表面积、孔隙率减小；1 123 K的煅烧温度还不足以使O2/CO2＝20/80气氛下的石灰石分解，硫化反应过程中还伴随着石灰石的煅烧分解。     

生物质流化床富氧气化的实验研究

在常压流化床装置上进行了生物质在富氧条件下定向气化的实验研究。实验主要考察了氧的当量比和氧体积分数对气化气组成、碳转化率和气体热值的影响。当量比值是与温度紧密联系的一个量，本实验主要通过调节进料量来改变它的值，随着当量比的变化（0.21～0.29），燃气成分也会改变，其中变化最大的是H2、CO。H2体积分数显著增加，CO和CH4体积分数有降低的趋势，使燃气热值降低；氧体积分数是富氧气化过程中较重要的参数，在实验研究的范围内，发现增大氧气体积分数可以提高H2体积分数及有利于调节H2/CO(体积分数)的比值。当氧气体积分数从21％提高到45％，H2体积分数从20％增加到27.7％，H2/CO(体积分数)从0.38增加到0.75，比较接近合成液体燃料的气体比值。     

煤液化残渣与生物质混合燃烧过程中硫污染物动态排放特性研究

生物质在全球总能源消耗中占有相当大的比例，世界各国对生物质能利用新技术的研究日益重视。用生物质燃料替代传统的化石燃料，不仅可以缓解日益严重的能源问题，也可以减少环境污染和降低CO2的排放心。但生物质的热值比较低，单独利用效率较低，因此一些欧美发达国家采取了将部分生物质与煤混和燃烧发电或气化的新技术。     

负载型贵金属催化剂的硫中毒机理——载体的酸碱性与催化剂抗硫性能的关系

以H_2S为毒物,H_2-O_2反应为催化模型反应,制备并考察了一系列不同酸碱性的负载型钯催化剂。以NH_3和吡啶为探针分子,用程序升温脱附(TPD)或红外光谱法测定了催化剂的酸碱性。用交替脉冲微反色谱技术评价了催化剂的活性和耐硫中毒性,并对催化剂的耐硫性能和载体酸碱性进行关联和解释。在以上研究基础上,指出了提高催化剂抗硫性能的途径。     

TiO2光催化消除H2S的研究

在TiO₂上进行了气相H₂S光催化氧化消除的研究.氧对H₂S的光催化氧化消除过程是不可缺少的,对含量为560mg/m³的H₂S,当加入的氧气与原料气中H₂S的分子比为42:1,空速为28000h^-1时,去除率达到97%.在H₂S光催化氧化消除过程中,单质硫的产生可使TiO₂失活,经光照再生单质硫转化为SO₄^2-后,TiO₂活性恢复,而且SO₄^2-的生成对催化剂的中毒有抑制作用.     

茂名油页岩流化床燃烧排放SO2的实验研究

在间歇式流化床反应器中进行了茂名油页岩的燃烧脱硫实验，考察了床温、油页岩粒度、油页岩含水量、钙硫摩尔比和外加灰分／页岩重量比等因素对ＳＯ２排放指标的影响程度。实验结果表明，在本实验范围中，上述因素对二氧化硫排放量影响的强弱程度为：油页岩含水量＞钙硫比＞灰岩比＞床温＞油页岩粒度。通过对实验现象的分析，本文发现工业流化床固硫要求Ｃａ／Ｓ摩尔比远大于１的另一个重要原因是：油页岩热解、挥发分燃烧释放二氧化硫的本征速率远大于石灰石固硫的本征速率。     

Flow injection gas chromatography with sulfur chemiluminescence detection for the analysis of total sulfur in complex hydrocarbon matrixes

A fast and reliable analytical technique for the determination of total sulfur levels in complex hydrocarbon matrices is introduced. The method employed flow injection technique using a gas chromatograph as a sample introduction device and a gas phase dual‐plasma sulfur chemiluminescence detector for sulfur quantification. Using the technique described, total sulfur measurement in challenging hydrocarbon matrices can be achieved in less than 10 s with sample‐to‐sample time <2 min. The high degree of selectivity and sensitivity toward sulfur compounds of the detector offers the ability to measure low sulfur levels with a detection limit in the range of 20 ppb w/w S. The equimolar response characteristic of the detector allows the quantitation of unknown sulfur compounds and simplifies the calibration process. Response is linear over a concentration range of five orders of magnitude, with a high degree of repeatability. The detector's lack of response to hydrocarbons enables direct analysis without the need for time‐consuming sample preparation and chromatographic separation processes. This flow injection‐based sulfur chemiluminescence detection technique is ideal for fast analysis or trace sulfur analysis.     

Thermodynamic Analysis and Experimental Investigation into Nonflame Combustion Technology（NFCT） with Thermal Cyclic Carrier

The utilization of fossil fuels causes serious negative impacts on the environment and human life. To mitigate greenhouse gases and other pollutants, a novel combustion process-the nonflame combustion technology with a thermal cyclic carrier of molten salt is introduced. In this technology, a whole combustion is divided into two steps, i.e. , the section of producing oxide and the section of combustion. In the first step, oxygen is separated from air, and pure N2 is simultaneously formed which is easily recovered. In the other step, the fuels react with lattice oxygen in the oxides formed in the first step, and at the same time, thermal energy, CO2 and H2O vapor are produced. It is noted that the CO2 is easily separated from water vapor and ultimately captured. Theoretically, there are no environmental-unfriendly gases such as CO2, NOx and SO2 discharged in the whole combustion process. Some metal oxides scattered into molten salts play the roles of oxygen carriers in the combustion system, and they can constantly charge and discharge oxygen element from air to fuels during the combustion process. A nonflame combustion system with Li2CO3 K2CO3 Na2SO4 as the molten salt system, CH4 as the fuel and CuO as the catalyst was experimentally investigated. The experimental resuits show that the combustion process proceeded as it was theoretically analyzed, and CO2 with a high volume fraction of 77.0M--95.0M and N2 with a high volume fraction of 91.9%-99.3% were obtained. The high concentration of CO2 is favorable for capturing and storing subsequently. Therefore, the potential of reducing CO2 emissions of this nonflame combustion technology is huge.     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化氧化邻硝基苯酚

采用不同浓度的硫酸溶液浸渍处理TiO2,制得不同SO42-含量的SO42-/TiO2光催化剂.考察了光催化剂对邻硝基苯酚溶液的光催化行为.发现SO42-/TiO2的光催化活性高于TiO2的光催化活性,浸渍液中H2SO4的浓度和焙烧温度对SO42-/TiO2的催化活性有一定的影响,最佳浸渍H2SO4浓度为0.5 mol.L-1,最佳焙烧温度为500℃.     

二氧化硫的电化学氧化过程：Ⅰ.电极材料的影响

采用循环伏安法研究了SO_2在多种电极(催化剂)上的电化学氧化过程。根据催化剂上是否存在表面氧化物以及SO_2吸附形态的不同,可将所研究的催化剂分为三种类型。第一类以Au、Pt、Pd为代表,第二类以Ru、Rh、Ir为代表,第三类以聚钴卟啉类N_4大环配合物为代表。并对SO_2在三类催化剂上反应的特点进行了讨论。     

ZnO纳米粒子多相催化n-C7H16-SO2气相光化学反应的研究

利用自制的ZnO纳米粒子和商品的ZnO粒子，研究了ZnO粒子多相催化n-C6H16- SO2的气相光化学反应。利用气相色谱－质谱联用仪（GC／MS）和气相色谱仪（GC ）对反应物n-C6H16和SO2以及主要气相产物3－庚酮进行了定量分析，考察了不同 条件下它们的降解和产生趋势，初步探讨了氧气和水蒸气对ZnO粒子多相催化n- C7H16-SO2气相光化学反应的影响，并对反应的一些现象作了描述及相应的说明。 结果表明，无论有无氧化存在，ZnO粒子均能够对n-C7H16-SO2的气相光化学反应起 一定的催化作用，但是有氧气的催化活性比无氧气的高。这可能说明了ZnO的光催 化作用主要与生成的活性氧物种（O^*)有关，同时光致空穴（h^+）也能够直接引 发氧化反应；虽然ZnO纳米粒子的光催化活性随着焙烧温度的升高而降低，但是均 比商品的高。而在模拟大气的条件下，ZnO纳米粒子对n-C7H16SO2的气相光化学反 应有很大的影响，大大地促进了n-C7H16和SO2的降解，这说明ZnO纳米粒子的存在 对大气中SO2－烃的气相光化学反应的影响是不容忽视的。此外，对ZnO粒子多相催 化n-C7H16-SO2气相光化学反应的机理进行了探讨。     

灰分分析法测定羧甲基壳聚糖羧甲基取代度

本文建立了表征羧甲基壳聚糖羧甲基取代度的化学分析方法－灰分分析法，并将该方法与元素分析和电位滴定方法进行了比较。统计分析的结果表明，灰分分析方法的精度和准确度要高于电位滴定，其准确度较接近元素分析，是一种准确的分析方法。