煤气化过程中汞的释放规律及高温汞控制的实验研究

【摘要】：煤炭利用过程中排放的汞等痕量元素对生态环境和人类健康构成了很大的威胁。煤气化技术是一种高效的洁净煤技术，可以有效的提高煤的利用效率。因此，开展煤气化过程中汞释放规律的相关研究，寻找高温煤气气氛下的吸附剂，进一步探索煤气化过程中合理有效的汞污染控制方法，具有重要的意义。 本文通过化学热力学计算和实验研究，揭示了高温高压、高温常压煤气化过程中汞的迁移转化规律；同时，研究了高温煤气吸附剂在氮气气氛模拟煤气气氛下对汞的脱除能力。 HSC热力计算结果表明，温度和压力是影响煤气化过程中汞排放的主要影响因素。汞在300℃时开始释放，气化温度升到900℃时煤中的汞基本释放完全，大部分汞以单质气态汞的形态释放，有少量的汞以化合物形态排放；气化温度在1000℃以下时压力抑制煤气化过程中气态单质汞的释放，500℃时压力的影响作用最大。煤气化实验表明，温度、停留时间、升温速率及升温方式是影响煤气化过程中汞迁移转化的主要因素。汞的释放率随温度的升高，停留时间延长而增大，程序升温时汞的释放率较高；煤气化过程中二价汞的百分含量与温度、停留时间及升温速率的变化规律相同。 高温煤气脱汞实验研究表明，铁酸锌及钛酸锌系列吸附剂在模拟煤气气氛中对汞有较好的吸附作用。铁酸锌系列吸附剂的最佳处理温度为800℃，最佳反应气氛温度为550℃，其中TiO2掺杂量为14.2%、处理温度为800℃的吸附剂在模拟煤气气氛中的脱汞能力较好，30min内的汞脱除率达90%左右。钛酸锌系列吸附剂，随着Al_2O_3掺杂量的增加，脱汞效率升高，此系列吸附剂的处理温度对脱汞率影响作用较小，最佳反应气氛温度为550℃，其中Al_2O_3的掺杂量为25%煅烧温度为900℃的吸附剂在第5min到25min内脱汞率变化不大，有较稳定的脱除率。 【关键词】：煤 气化 汞 铁酸锌 钛酸锌
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 能源结构与环境污染8-10
• 1.2 煤气化研究现状及意义10-11
• 1.3 痕量元素汞的危害与控制11-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 2 煤气化过程中痕量元素汞的迁移转化规律17-34
• 2.1 模拟煤气中 Hg 氧化的化学热力学平衡计算17-21
• 2.2 煤气化过程中痕量元素汞的迁移转化规律的实验研究21-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 改性铁酸锌吸附剂脱汞实验研究34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 实验方法及实验条件34-37
• 3.3 吸附剂表征结果37-40
• 3.4 实验结果与讨论40-47
• 3.5 本章小结47-49
• 4 改性钛酸锌吸附剂的脱汞性能研究49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 实验方法及实验条件49-52
• 4.3 钛酸锌系列吸附剂的表征结果52-55
• 4.4 实验结果与讨论55-60
• 4.5 本章小结60-62
• 5 全文总结及展望62-65
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 进一步工作及建议63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-71
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表论文目录71

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