目前,我国煤直接液化技术虽然得到快速发展,但是液化工艺产生了大量的液化残渣,可达到原煤总量的1/3左右。不管从能源有效利用的角度还是保证经济效益的角度出发,液化残渣的有效合理利用显得尤为重要。液化残渣主要由未转化的煤、煤中矿物质、液化反应过程生成物以及反应时加入的催化剂组成,具有少水、高碳、高灰、富氢、高硫等特点。正由于残渣含硫量很高,给残渣的利用带来隐患。本文以神华鄂尔多斯煤制油分公司现场取得的煤直接液化残渣为原料,分别利用热天平分析仪和固定床热解装置,研究了残渣在不同气氛下热反应时气态产物的逸出规律,并且采用一种煤制活性焦模拟化学反应环境,负载不同的含硫模型物,推断硫化物逸出的机理,为液化残渣的绿色环保利用提供理论基础。通过热天平分析仪对液化残渣和预处理样品,分别进行N2、CO2和Air下热失重分析发现：残渣在N2下热解,主要有低温有机质裂解和高温矿物质分解两个失重峰；在CO2下低温段热解与N2下相似,在高温阶段由于发生气化反应失重增大；在空气下,只有在580℃附近因为燃烧反应而剧烈失重。经硝酸处理过的残渣,在各个气氛下失重曲线与原样相似,但失重峰减小。通过四氢呋喃(THF)预处理后的残渣不溶物,由于大部分有机质被溶解,在N2和CO2下基本无低温热解失重阶段,只有高温阶段矿物质分解和气化失重,在空气下,燃烧失重峰高大大减弱但温度区间提前。THF可溶的残渣油质,在N2和CO2下基本无矿物质分解失重阶段,只有低温热解失重,在空气下,燃烧峰前存在一个热解失重峰,而燃烧失重峰高大大减弱但温度区间推迟。BET研究表明：硝酸处理后的液化残渣,完全破坏了原样的孔结构,颗粒的孔容和比表面积等参数均比原样增大。THF处理后的残渣,则使残渣原来孔道变大,并且打开原来一些封闭的孔。SEM-EDX的分析也可以验证预处理方法对颗粒表面形貌及孔道的改变,对比各样品表面的元素比发现硝酸处理会减少S元素,而四氢呋喃不溶物(THFI)会增加表面S元素分布,四氢呋喃可溶物(THFS)表面无金属元素。固定床-程序升温-质谱检测表明：在N2和CO2下,各种硫化物的逸出范围广泛,其中脂肪硫和不稳定硫醚等易分解的硫最先逸出转化,之后为黄铁矿分解后产生的S单质,转变为各种形式复杂的硫化物。在高温阶段稳定的大环有机硫分解,甚至有C4H4S的生成及逸出。但CO2气氛会促使COS的大量生成,伴随少量的H2S、CH3SH、SO2和C4H4S等硫化物的逸出。空气下硫化物的逸出温度较为集中,主要在燃烧反应阶段,以SO2为主伴随其他形式硫化物的生成。结合模型物的热失重和固定床-质谱在线结果表明：无机硫黄铁矿在低温阶段因自身分解引起的失重,分解生成S单质,之后结合活性焦产生的自由基转化为其他形式。N2和CO2下硫化物形式一样,但CO2气氛会促使COS大量产生,空气下S则全被转化为SO2气体。硫酸亚铁在任何气氛下都只分解生成SO2气体,但气氛会影响其分解温度。5种有机硫模型物(二苯甲基二硫(S1)、二苯并噻吩(S2)、2-萘硫酚(S3)、苯甲基硫醚(S4)和对甲苯基二硫(S5)),在N2和CO2下,除了二苯并噻吩(S2)不发生分解无硫化物逸出,其他4种模型物在低温受热阶段(<300℃)均有分解失重峰,生成大分子自由基和S自由基。而S自由基会被活性焦禁锢随着温度升高再次裂解出,与活性焦分解的自由基结合转化为SO2、COS和H2S等形式。此外CO2气氛促使S自由基大部分都转化为COS,空气下有机硫模型物中的硫全部被氧化为SO2气体。使用CF微分法动力学模型对液化残渣及预处理样品进行动力学分析,分别使用Doyle和Coats-Redfern两种积分法简化动力学方程,计算动力学参数。结果表明：液化残渣等样品的热反应都为一级反应,且两种方法的收敛效果理想,相关系数R2均在0.98以上。Doyle法的计算结果比Coats-Redfern法计算值偏大,但两者的变化规律一致,也可以验证热反应的规律。