專利名稱：堿催化低溫空氣氧化去除煤中有機硫的方法
技術領域：
本發明涉及一種堿催化低溫空氣氧化去除煤中有機硫的方法，在堿性溶液條件催化下，采用低溫空氣氧化的方法脫除煤中有機硫，屬于能源或環境保護
背景技術：
我國是世界上最大的煤炭生產和消費國。也是世界上少數幾個以煤為主要能源的國家之一。我國煤炭資源分布面積約60多萬平方公里，保有資源量10202億噸；根據第三次煤炭資源預測與評價，全國煤炭資源總量5.57萬億噸，煤炭資源潛力巨大。我國煤炭資源在全球煤炭資源中占據舉足輕重的地位，煤炭資源總量位居世界第一，可采儲量為2040億噸，位居世界第二。我國煤炭具有其它能源無可比擬的優勢，煤炭約占我國化石能源的95％，儲量的90％。國內70％的燃料和工業動力、60％的民用商品能源、60％的化工原料是由煤炭提供的。在中國一次能源生產與消費中，煤炭一直處于主導地位。煤炭燃燒是空氣中SO2含量增加的主要原因，而燃煤發電消耗了大部分煤炭。迄今為止，全球發電量的1/3以上來自燃煤發電。煤電在提供電力的同時造成污染。燃煤煙囪排硫導致酸雨，已成為當今人類治理環境面臨的緊迫問題之一。我國燃煤的平均含硫量超過1.0％。大量燃煤和其他經濟活動一起導致我國二氧化硫污染及由此引起的酸沉降污染發展迅速。
脫除煤中硫的主要問題和難點是有機態硫的脫除。目前煤中有機硫的脫除方法主要有化學脫硫法和生物脫硫法，其中化學脫硫法是利用化學試劑在一定的條件下與煤發生化學反應，使煤中硫分轉化為可溶物，繼而從煤中洗脫的一種脫硫技術方法。根據所用的化學試劑的種類和反應原理的不同，化學脫硫法可分為堿處理法，氧化法，溶劑萃取法，熱解法，微波處理法。化學脫硫法脫硫率效果好，它不僅能脫除煤中無機硫，也可脫除煤中部分有機硫，但存在著工藝條件復雜的問題。常對煤的性質影響較大，如引起煤的粘結性變差、發熱量降低等。

發明內容
本發明的目的在于針對目前有機硫的化學法脫除所具有的弊病，提供一種煤中有機硫的堿催化低溫空氣氧化去除方法，在經濟的成本下方便有效地脫除煤中的有機硫，實現經濟和能源利用的良性發展。
為實現這一目的，本發明采用的技術方案中，首先將煤樣粉碎過篩，然后加水并調節溶液體系的pH值，在堿性溶液條件催化下，采用低溫空氣氧化的方法脫除煤中的有機硫，過濾后的堿性溶液可以回收使用。
本發明的方法具體包含如下步驟1、稱取一定質量的煤樣，經粉碎后過篩，控制顆粒度小于50目。
2、在煤樣中加水，煤與水的體積比為1∶1～50，用堿調節溶液的pH值為8～13，然后加熱控制溶液溫度為50～90℃。
3、以曝氣方式從溶液底部充入空氣，空氣流量為0.001～0.5m3/hr/g煤，持續3～4小時，氧化斷裂硫炭鍵，脫除煤中的有機硫。
4、用抽濾機過濾處理過的煤樣，用蒸餾水沖洗濾渣以洗掉煤樣中的硫酸根離子和氯離子，再把煤樣放入真空烘干機里面烘干，測定煤樣中的總硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫，通過減量法得到有機硫的含量。堿性溶液回收用于后繼煤樣的處理。
本發明中所述調節溶液pH的堿為KOH、CaOH或NaOH。
本發明的有益效果是1.通過在堿性溶液條件催化下，采用低溫空氣氧化的方法脫除煤中的有機硫，能夠有效脫除煤中的有機硫，取得了比較好的處理效果2.相對于目前各種化學方法，處理條件溫和，即在相對低溫和常壓下進行脫硫。
3.在較溫和的條件下脫硫，不會對原煤的燃燒熱性質產生太大的影響，這樣保證了脫硫處理不降低原煤的市場價值。
4.堿溶液可以循環利用，這樣就降低了處理成本。
5.通過氣泵往反應器中輸入空氣。空氣是免費的原料，氣泵也是很常見的設備，處理過程簡單，成本低。
6.本方法不僅可以高效脫除煤中的有機硫，同時對無機硫的脫除也取得了比較好的處理效果。
具體實施例方式
以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
實施例1取煤樣粉碎后過50目篩，稱取大約21克，放入500ml三口圓底燒瓶中，加入大約500ml0.25mol/L的氫氧化鈉溶液，在中間口插入水銀溫度計，左邊口密封，右邊口接入冷凝管防止水分蒸發出反應器。然后用煤氣燈加熱，控制溫度在90℃。輸入空氣的速率為0.006m3/hr//g煤。用氣體流量計控制氣體流量。這樣持續4個小時。最后用抽濾機過濾處理過的煤樣，濾液留用，并用蒸餾水沖洗濾渣以洗掉煤樣中的硫酸根離子和氯離子。把煤樣放入真空烘干機里面烘干。測煤樣中的總硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫，通過減量法得到有機硫的含量。
表1.堿液曝氣處理時的脫硫情況

表1所示，總硫的脫除率達到29.5％，硫化鐵硫的脫除率達到14.6％，有機硫的脫除率為65.8％，取得很好的脫硫效果。
實施例2取煤樣粉碎后過50目篩，稱取大約21克，放入500ml三口圓底燒瓶中，加入大約500ml0.25mol/L的氫氧化鉀溶液，在中間口插入水銀溫度計，左邊口密封，右邊口接入冷凝管防止水分蒸發出反應器。然后用煤氣燈加熱，控制溫度在85℃。輸入空氣的速率為0.006m3/hr/g煤。用氣體流量計控制氣體流量。這樣持續4個小時。最后用抽濾機過濾處理過的煤樣，并用蒸餾水沖洗濾渣以洗掉煤樣中的硫酸根離子和氯離子。把煤樣放入真空烘干機里面烘干。測煤樣中的總硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫，通過減量法得到有機硫的含量。
表2.堿液曝氣處理時的脫硫情況

由表2可知，溫度為85℃時，總硫的脫除率為25.4％，硫化鐵硫的脫除率為5.6％，有機硫的脫除率為60.8％。相比90℃的溫度實例，總硫脫除率及有機硫的脫除率有所下降，但仍取得很好的脫硫效果。
由實施例1、2可見，溫度對于有機硫的去除有一定影響。在本發明設定的50～90℃的范圍內，均能達到比常規方法(20％左右)更高的有機硫去除率，取得更好的脫硫效果。
實施例3取煤樣粉碎后過50目篩，稱取大約21克，放入500ml三口圓底燒瓶中，加入大約500ml0.125mol/L的氫氧化鈣溶液，在中間口插入水銀溫度計，左邊口密封，右邊口接入冷凝管防止水分蒸發出反應器。然后用煤氣燈加熱，控制溫度在90℃。輸入空氣的速率為0.005m3/hr/g煤。用氣體流量計控制氣體流量。這樣持續4個小時。最后用抽濾機過濾處理過的煤樣，并用蒸餾水沖洗濾渣以洗掉煤樣中的硫酸根離子和氯離子。把煤樣放入真空烘干機里面烘干。測煤樣中的總硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫，通過減量法得到有機硫的含量。
表3.堿液曝氣處理時的脫硫情況

由表3可知，空氣流量為0.005m3/hr/g煤時，總硫的脫除率為20％，硫化鐵硫的脫除率為7.5％，有機硫的脫除率為38％。
與空氣流量為0.006m3/hr/g煤的實例相比，總硫脫除率及有機硫的脫除率有所下降，但仍取得很好的脫硫效果。
由此可見，空氣流量對于有機硫的去除有一定影響。在本發明設定的空氣流量為0.001～0.5m3/hr/g煤，持續3～4小時的范圍內，均能達到比常規方法更高的有機硫去除率，取得更好的脫硫效果。
權利要求
1.一種堿催化低溫空氣氧化去除煤中有機硫的方法，其特征在于首先將煤樣粉碎后過篩，控制顆粒度小于50目，然后在煤樣中加水，煤與水的體積比為1∶1～50，用堿調節溶液的pH值為8～13，然后加熱控制溶液溫度為50～90℃，以曝氣方式從溶液底部充入空氣，空氣流量為0.001～0.5m3/hr/g煤，持續3～4小時，再用抽濾機過濾處理過的煤樣，濾渣采用蒸餾水沖洗并烘干，測定煤樣中的有機硫含量，堿性溶液回收用于后繼煤樣的處理。
2.根據權利要求1的堿催化低溫空氣氧化去除煤中有機硫的方法，其特征在于所述調節溶液pH的堿為KOH、CaOH或NaOH。
全文摘要
本發明涉及一種堿催化低溫空氣氧化去除煤中有機硫的方法，首先將煤樣粉碎過篩，使其顆粒度小于50目，然后加水，并調節溶液體系的pH值為8～13，在80～90℃的溫度下，將空氣以一定流量通過曝氣方式鼓入溶液中，氧化斷裂硫炭鍵，脫除煤中的有機硫，最后過濾處理過的煤樣，堿性溶液回收用于后繼煤樣的處理。本發明在堿性溶液條件催化下，采用低溫空氣氧化的方法可以高效脫除煤中的有機硫，同時對無機硫的脫除也取得了比較好的處理效果，處理條件溫和、處理費用低，同時不會對環境形成二次污染。
文檔編號C10L5/00GK1824740SQ20061002390
公開日2006年8月30日 申請日期2006年2月16日 優先權日2006年2月16日
發明者楊驥, 劉開成, 賈金平 申請人:上海交通大學