1。5。2  研究内容及创新点

本课题基于煤炭分级转化利用多联产技术。煤炭在热解气气氛中进行热解，提取焦油，而剩下的半焦可部分出炉作为脱硫吸附剂，应用于脱硫工艺中。而煤炭热解气的主要成分是甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和氢气（H2），因此本次课题主要研究这几种气氛对热解所得半焦吸附污染物特性的影响：以河南烟煤、山西无烟煤以及内蒙古褐煤为原料，分别在Ar、CH4、CO、CO2和H2气氛下对其进行低温（700 oC）热解得到半焦，并测定不同半焦在相同浓度（3000 ppm）的SO2气体中对SO2吸附效果，并加以分析，得出相关结论。为半焦烟气脱硫技术的研究提出具有建设意义的意见，为改进半焦脱硫工艺做出应有贡献。

与传统的半焦都是在惰性气氛下制备不同，本文创新点在于结合煤炭分级转化系统的特点，在热解气氛下制备的半焦。并以此研究不同热解气氛对半焦吸附SO2的影响，着眼于最初制得半焦的差异。为半焦烟气脱硫工艺的研究提供不同的思路，从而找到一种更为环保更为廉价的烟气脱硫技术。

2  实验部分

2。1  实验原理

2。1。1  半焦结构

半焦是微晶炭或无定形炭，其结构是由基本微晶构成的层面晶格，其微孔结构丰富，具有较强的吸附能力。半焦如其它炭材料一般，其结构以及性质与石墨类似，因此下面用石墨结构对半焦结构进行类比。

石墨结晶体由六个碳原子排列成六角形，而碳原子位于各个六角形的顶点处，碳原子间距为0。143 nm（如图2。1所示）。而另一种是无定形炭结构（即非晶体），其碳原子无序排列或者晶体不完整[22]。文献综述   图2。1   石墨结构

有研究表明半焦结构是由排列成六角形的碳原子平行片所组成的基本微晶构成，其和石墨类似是一种二维结构。但和石墨结构又有所不同，其层与层之间存在角位移，是杂乱无章的乱层结构（如图2。2所示）。

  图2。2   石墨结晶与乱层结构比较  （a）结晶结构 （b）乱层结构

     由石墨的结构分析，我们可推测半焦既具有不规则的炭六角形空间晶格，又具有乱层微晶结构[23]。而半焦这种结构特点利于其对烟气中二氧化硫、氮氧化物、颗粒、汞、二恶英、呋喃、挥发性的有机化合物和重金属的吸附，由此可见半焦用于工业尾气处理具有相当广阔的发展空间，相关研究也具备其深远的意义。

2。1。2  SO2吸附机理

半焦具有丰富的微孔结构，其微晶表面含有丰富的氮、氢、氧和卤族等元素，并形成相应的含氧化合物，这些特性让都半焦具有较强的吸附能力和催化能力。同时有研究表明，半焦表面有C＝O、—COO—和—C—O—C—O—C—等官能团，而其中的—C—O—C—O—C—为强碱性，对SO2有强烈的吸附作用，是SO2在半焦表面的主要吸附部位。当含有SO2的气体与半焦接触时，SO2被氧化生成SO3，然后生成吸附态的硫酸（H2SO4），最后存留于半焦的微孔之中，从而达到吸附效果[24][25]。其吸附机理示意图如图2。3。 图2。3   半焦吸附SO2示意图     

其具体的吸附反应机理如下：来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

当然除了上面提到化学吸附作用，由于半焦具有独特的结构特点，SO2的物理吸附也是不可忽略的。究其原因是半焦发达的微孔结构为物理吸附提供了更大的可能性，从而加强了自身的吸附能力。

2。2  实验台介绍