丙二醇-氢氧化钾脱除煤中有机硫的研究.pdf

第34卷第2期
煤炭转化
Vol 34 No. 2
2011年4月
COAL CONVERSION
Apr.2011
丙二醇-氢氧化钾脱除煤中有机硫的研究
徐龙君张丁月2)刘科2)张福凯
摘要以重庆万盛高硫煤作为研究对象,选用硝酸预处理去除无机硫,并采用单因子法考察
了煤浆浓度、反应时间、反应温度、丙二醇与氢氧化钾的配比对煤中有机硫脱除率的影响.结果表
明,对于粒径小于0.075mm的煤样,两二醇-氩氧化钾脱除煤中有机硫的适宜条件为:煤浆浓度
0.05g/mL,反应时间90min,反应温度180C,丙二聃与氢氧化钾的配比为1:1.在此条件下,有
机硫从0.72%降到0.35%,脱除率为51.4%.
关键词渫,有机碗,脱硫率,丙二醇,氩氧化钾
中图分类号TQ533,X701.3
浸泡煤样24h以上,然后抽滤分离,用热蒸馏水连
续冲洗后,常温干燥
煤作为一种能源物质,其在加工和燃烧过程中
试剂:1,2-丙二醇,分析纯;氮氧化钾,分析纯;氧
都会产生大量的污染物,导致严重的环境污染和生化镁,分析纯;无水碳酸钠,化学纯;氯化钡,分析纯;
态损害.目前,电力煤炭燃烧排放的二氧化硫占二氧硝酸,分析纯;其余试剂均为市售分析纯或化学纯
化硫年排放总量的52%.因此,为了更好地消除
仪器:红外快速煤质分析仪5E-MACⅡ(长沙
因燃煤造成的环境污染,洁净煤技术的研究已受到开元仪器有限公司制造),马弗炉(重庆市沙坪坝区
世界各国的普遍重视,2近年来,已研究和开发了多新特电炉设备厂制造)
种温和净煤方法,即在常压及较低温度下最小程度1.2方法及脱硫率的计算
地破坏煤的结构和性质的方法.笔者考察了不同反
将煤样放入250mI.的反应器中,加人一定比
应条件对有机硫脱除率的影响,其中正丙醇脱除例的脱硫剂,在常压和一定温度下脱硫处理一段时
煤中有机硫,有机硫含量从3.41%降到1.349%,脱间后,然后抽滤分离得脱硫煤潓饼,再用热水充分洗
硫率为60.70%.郭树才等提出在超临界下,醇涤.实验中全硫与形态硫测定采用GB/T214-2007
碱共同作用能提高煤中有机硫的脱除率,当煤粒径和GB/T215-1996所示方法,脱硫率计算公式为:
为1.2mm,反应温度400C,萃取时间1h,反应压
Y,=Sシ×100%
力12MPa时,在乙醇中加入5%氢氧化钾溶液进行
原煤样脱硫,有机硫含量从2.92%降为1.18%,脱式中:S和S2分别为实验煤样处理前后煤中硫含量.
硫率为59.6%,本文研究了在常压下丙二醇-氢氧
化钾复合脱除煤中有机硫寻求一种更加温和、高效2结果与讨论
和经济的脱硫新工艺
2.1硝酸预处理对煤样的影晌
实验部分
硝酸处理前后,粒径<0.075mm煤样的煤质
分析见表1.由表1可知,硝酸处理对总硫的脱硫率
1.1样品的制备
为72.2%,对有机硫脱硫率为8.86%,而对无机硫
煤样选用重庆万盛某高硫煤矿,取样后先将其
表1万盛煤榉媟质分析(%
破碎和筛分,取<200目(<0.075mm)的煤样为研
Table 1 Quality analysis of Wansheng coal(%)
究对象.为了排除煤中无机硫的干扰,首先用稀硝酸
mp
溶液脱除原煤中的无机硫及一些灰分,具体方法如
kaw co.
1.1823,233.442.65
下:用1:4(体积比)的硝酸溶液按照1:7的比例 Coal desulphurized by nitric acid3.4016.380.740.020.72
1)教授、博土生导师;2)硕士生;3)博士生,重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,400044重庆
收稿日期:2010-06-10;修回日期:201007-10
煤炭转化
11年
脱硫率高达99.2%.
硫率随着反应时间的增加而增加.但90min后开始
2.2脱硫剂种类对脱硫效果的影呴
延长反应时间,一些副反应就开始占优势,并且使脱
比较了丙二醇萃取法、氢氧化钾处理法和丙
出来的硫重新回到煤基质中,与煤母体发生交联,并
醇-氢氧化钾混合脱硫法(取5.0g煤于100m[L各形成一系列的“交插合物网络(IPN)”7,而使脱硫
脱硫溶液中,120℃处理90min)对万盛煤样进行脱率有所下降.本实验采用的反应时间为90min,有
硫处理,实验结果见表2.
机硫含量从0.72%降到0.35%,脱硫率为51.4%
寝2不同脱疏方法的效果比较
本实验的反应时间结果和文献[7]一样,因此可以认
Table2 Effect of different methods on desulfurization ratio为90min及以前的脱硫作用符合表观一级动力学
Measures of desulfurization
Desulfurization ratio/%
方程
Potassium hydroxide
15,6
50
48
1, 2-propanediol-potassium hydroxide
31.7
44
由表2可以看出,丙二醇-氢氧化钾混合脱硫法
对该煤样脱硫效果最好,脱硫率为31.7%,因此选
40
择丙二醇-氢氧化钾的混合溶液为该煤样的脱硫剂
2.3脱硫条件对脱硫率的影响
2.3.1煤泶浓度对脱碗率的影响
图2反应时间对脱硫率的影响
由参考文献[2-5]可知,煤粒径越小,脱硫率越
Fig 2 Effect of time on desulfurization ratio
高,因此取粒径<0.075mm的煤样5.0g进行脱2.3.3反应温度对脱硫率的影响
碗硫,温度180℃,反应时间90min,采用不同的煤浆
将粒径<0.075mm的煤样取5.0g置于250mL
浓度,然后测定其硫含量,计算有机硫的脱除率,结反应器中,加入100mL丙二醇氢氧化钾体积比为
果见图1
1:1的混合溶液,反应时间90min,采用不同的反
应温度,然后测定其硫含量,计算有机硫的脱除率,
50
结果见表
表3艓样在不同温度下的速率常数
Table 3 Desulfurization velocity constants of coal under
38
the different temperatures
0.050.067O.1
t/C T/K Desulfurization ratio/% K/(X 10-3.Min-1)
Concentration coal/(g' ml)
37.5
图1煤浆浓度对脱硫率的影响
Fig. 1 Effect of the concentration of coal
180
453
51.4
8.01
on desulfurization ratio
由图1可以看出,随着煤浆浓度的变化,脱硫率
由表3可以看出,暄着温度的增加,脱硫效果明
先增加然后下降这是因为煤浆浓度较低时,煤浆浓显增加.这是由于丙二醇的沸点较高(188.2℃),提
度的增加有利于脱硫反应的进行;但煤浆浓度到达高反应温度,增强了丙二醇的活性,脱