煤高温热解过程中氯的释放特性研究

摘要

【目的】我国焦化企业副产品粗苯普遍存在氯含量波动及超标现象，而入炉煤特性对氯迁移转化行为具有重要影响。【方法】基于煤结构特性与氯形态分布特征，解析5种炼焦煤在热解过程中氯的释放行为，研究挥发分二次反应温度与停留时间对氯释放过程的影响。【结果】结果表明，煤中以有机形式存在的氯更容易释放，有机氯含量较高的煤样在相同热解条件下氯释放更为充分，柳林煤热解煤气和焦油中氯占比44.20%和53.67%（氯的释放率高达97.87%），这是因为煤中有机氯主要通过共价键或碱性、含氧等基团配位与煤有机含碳结构结合，易分解转化形成HCl或有机氯化物。然而，内蒙古煤中氯的释放率为85.01%，这是因为煤中钙、镁等金属组分可与HCl等反应生成相对稳定的无机氯化物。与停留时间相比，挥发分的二次反应温度对氯释放的影响更为显著，高温下大分子物质(如C₁₃H₁₉Cl和C₂₀H₁₂Cl₂)裂解形成了含氯自由基，与富氢自由基结合后转化为HCl和碳原子数较低的含氯物质（如C₂H₂Cl₂O,C₂H₂Cl₄），有机氯化物和HCl两种形态间存在交互迁移行为。

关键词

煤热解 / 氯形态 / 释放特性 / 二次反应 / 热解温度