一種提高煤炭熱解脫硫率的方法
2023-10-04 10:40:44 2
專利名稱：一種提高煤炭熱解脫硫率的方法
技術領域：
本發明涉及煤炭加工技術，具體地說，涉及一種提高煤炭熱解脫硫率進而獲取低 硫半焦的方法。
背景技術：
煤的熱解是一種提高煤炭綜合利用效率的加工技術，也是一種有效的中高硫煤的 燃前脫硫技術。所謂煤的熱解脫硫，就是將煤在隔絕空氣或惰性氣氛下加熱，煤中的有機 質發生部分分解形成半焦，同時煤中的含硫官能團也發生熱分解，生成H2S隨熱解氣體溢 出，從而獲得低硫半焦，這種低硫半焦可以作為潔淨的無煙固體燃料，通常所使用惰性氣體 為氮氣或氬氣。普通的物理洗選只能部分脫除無機硫，煤的熱解脫硫屬於化學燃前脫硫方 法，不但能脫除無機硫，也可以脫除煤中的有機硫。但是，煤的熱解脫硫過程中存在著二 次固硫反應，作為脫硫主要產物的H2S會與煤中的有機質發生二次固硫反應(非專利文獻， "Effect of mineral on sulfur behavior during pressurized coal pyrolysis", Fuel Processing Technology 2004, 863 - 871 )，就是煤中的硫在熱分解後又被煤有機質重 新吸收，形成新的C-S化學鍵，生成更加難分解的噻吩硫滯留在半焦中，大大降低了煤的熱 解脫硫效果，這成為煤熱解脫硫工藝中亟待解決的關鍵問題之一。另外，煤的熱解脫硫工藝 主要是以獲得潔淨的低硫半焦產物為目標，因此半焦的收率和半焦中的硫含量都是衡量煤 熱解過程效率的重要指標。
發明內容
本發明的目的正是為了解決上述現有技術中所存在的不足之處而供一種阻止煤 中的硫在熱裂解後生成的H2S及其它含硫自由基與煤中有機質發生二次固硫反應的新方 法，即一種提高煤的熱解脫硫效率的方法，同時可以獲得較高的半焦收率。具體說，本發明的方法是通過向熱解系統中加入乙烯作為H2S俘獲劑，使熱解產生 的H2S及時轉化為穩定的含硫化合物，這種含硫化合物不會與煤有機質發生二次固硫反應， 而是隨熱解氣體一起溢出，同時在動力學上促進H2S由固相向氣相轉移，從而可以大大提高 煤的熱解脫硫效率。其理論依據為如下加成反應H2SfC2Hi —CH3CH2SH
當乙烯和H2S發生加成反應生成乙硫醇，乙硫醇不會與煤有機質發生二次固硫反應，從 而提高煤的熱解脫硫效率。本發明的目的可通過如下技術方案來實現 本發明的方法包括下述步驟
a、首先將含硫量為1.59Γ4. 50%、粒度小於3mm的煤置於固定床反應器中；
b、向固定床反應器中通入混合有H2S俘獲劑的惰性氣體作為熱解氣氛，其中所述H2S俘 獲劑的混入量以體積計為上述混合氣體體積的3 5% ；在熱解壓力為0. Γ1. OMpa、熱解升溫 速率為10°C /min、終溫為50(T600°C，並在終溫停留5 IOmin的條件下對煤進行熱解，熱解
3得到半焦，為一種潔淨的低硫固體燃料。本發明中所述的H2S俘獲劑為乙烯，在熱解氣氛中添加乙烯作為含硫化合物H2S的 俘獲劑，用於抑制二次固硫反應，提高煤的熱解脫硫效率和提高半焦產率，大大降低半焦含 硫量。固定床反應器選用本領域常規類型的固定床反應器。煤和半焦中硫含量的測定依據 標準為JJG 1006-2005。本發明所述惰性氣體為本領域中常規的惰性氣體類型，即氮氣。本發明的有益效果如下
本發明與在純惰性氣氛或隔絕空氣條件下煤的熱解脫硫相比具有如下優點半焦含硫 量比通入純惰性氣體熱解所得半焦含硫量大大降低、熱解脫硫效率大大提高、潔淨半焦的 產率更高，且H2S俘獲劑再生容易。
具體實施例方式本發明以下將結合實施例作進一步描述 實施例1
取全硫含量為2. 75%、粒度小於3mm的大同高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力為 IMPa，流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=95 5)；以10°C /min的 升溫速率加熱到600°C，終溫停留lOmin。熱解結果為半焦收率86. 5%，半焦硫含量降低到 1. 2%，硫含量降低率(脫硫率)56. 4% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱解 結果為半焦收率74%，半焦硫含量1. 9%，半焦硫含量降低率為30. 9%。在上述熱解條件下， 熱解氣體中加入體積比為5%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高12. 5%，脫硫率提高 25. 5%ο實施例2
取全硫含量為2. 75%、粒度小於2mm的大同高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力為
0.1MPa，流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=95 5)；以10°C /min 的升溫速率加熱到600°C，終溫停留lOmin。熱解結果為半焦收率81. 5%，半焦硫含量降低到
1.5%，硫含量降低率(脫硫率)為45. 5% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱 解結果為半焦收率73%，半焦硫含量1. 8%，半焦硫含量降低率為34. 5%。在上述熱解條件下， 熱解氣體加入體積比為5%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高8. 5%，脫硫率提高11%。實施例3
取全硫含量為2. 75%、粒度小於2. 5mm的大同高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力 為IMPa，流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=95:5)；以10°C /min 的升溫速率加熱到500°C，終溫停留lOmin。熱解結果為半焦收率89%，半焦硫含量降低到 1. 3%，硫含量降低率(脫硫率)為52. 3% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱 解結果為半焦收率78%，半焦硫含量2. 1%，半焦硫含量降低率為23. 6%。在上述熱解條件下， 熱解氣體加入體積比為5%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高11%，脫硫率提高28. 7%。實施例4
取全硫含量為2. 75%、粒度小於3mm的大同高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力為 IMPa，流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=97 3)；以10°C /min的 升溫速率加熱到600°C。熱解結果為半焦收率81. 5%，半焦硫含量降低到1. 7%，硫含量降低率(脫硫率)為38. 1% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱解結果為半焦收率 74%，半焦硫含量1. 9%，半焦硫含量降低率為30. 9%。在上述熱解條件下，熱解氣體加入體積 比為3%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高7. 5%，脫硫率提高7. 2%。實施例5
取全硫含量為3. 78%、粒度小於2mm的兗州高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力為 IMPa，流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=95 5)；以10°C /min的 升溫速率加熱到550°C。熱解結果為半焦收率75. 5%，半焦硫含量降低到2. 1%，硫含量降低 率(脫硫率)為44. 4% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱解結果為半焦收率 58%，半焦硫含量3. 0%，半焦硫含量降低率為20. 6%。在上述熱解條件下，熱解氣體加入體積 比為5%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高17. 5%，脫硫率提高23. 8%。實施例6
取全硫含量為2. 75%、粒度小於2mm的大同高硫煤20g加入固定床反應器，通入壓力為 IMPa,流量為300ml/min的混合氣體(混合氣體體積組成為N2 :C2H4=95 5);以10°C /min的升 溫速率加熱到600°C，終溫停留5min。熱解結果為半焦收率87. 4%，半焦硫含量降低到1. 3%， 硫含量降低率(脫硫率)52. 7% ；作為對比，相同條件下通入300ml/min純氮氣的熱解結果為 半焦收率76%，半焦硫含量2. 0%，半焦硫含量降低率為27. 3%。在上述熱解條件下，熱解氣體 中加入體積比為5%的乙烯作為H2S俘獲劑，將半焦收率提高11. 4%，脫硫率提高25. 4%。
權利要求
一種提高煤炭熱解脫硫率的方法，其特徵在於所述方法包括下述步驟a、首先將含硫量為1.5%~4.5%、粒度小於3mm的煤置於固定床反應器中；b、向固定床反應器中通入混合有H2S俘獲劑的惰性氣體作為熱解氣氛，其中所述H2S俘獲劑的混入量以體積計為上述混合氣體體積的3~5%；在熱解壓力為0.1~1.0Mpa、熱解升溫速率為10℃/min、終溫為500~600℃，並在終溫停留5~10min的條件下對煤進行熱解，得到半焦，其中所述H2S俘獲劑為乙烯。
全文摘要
一種提高煤炭熱解脫硫率的方法，其特徵在於所述方法包括下述步驟a、首先將含硫量在1.5%~4.5%的中高硫煤置於固定床反應器中；b、向固定床反應器中通入混合有H2S俘獲劑的惰性氣體作為熱解氣氛，其中所述H2S俘獲劑的混入量為上述混合氣體的體積比的3~5%；在熱解壓力為0.1~1.0Mpa、熱解升溫速率為10℃/min、終溫為500~600℃，並在終溫停留5~10min的條件下對高硫煤進行熱解，熱解所得半焦作為一種潔淨的低硫固體燃料；在熱解氣氛中添加乙烯作為含硫化合物H2S的俘獲劑，抑制二次固硫反應，提高煤的熱解脫硫效率和提高半焦產率，大大降低半焦含硫量。
文檔編號C10B53/04GK101993702SQ20101056793
公開日2011年3月30日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者劉全潤, 張傳祥, 馬名傑, 黃光許, 黃雨生 申請人:河南理工大學