CN103897763B - 一种高硫煤炭的复合脱硫方法与装置 - Google Patents
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Abstract
高硫煤炭复合脱硫装置，包括反应器、循环泵、循环加热管和微波加热器。高硫煤炭的复合脱硫方法，使用上述装置，步骤为：①按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:（0.8～1.5）向反应器中加入水和高硫煤炭粒料，开启循环泵和微波加热器，预热处理5～15分钟后关闭微波加热器；②向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵，使混合料液静置1～2小时，浓硫酸加入量与步骤①中所加水的体积比为（9～10）:100，浓磷酸加入量与步骤①中所加水的体积比为（0.8～1.2）:100，高锰酸钾的加入量为浓硫酸、浓磷酸、步骤①中所加水的质量之和的1～1.5%；③打开循环泵和微波加热器，加热10～30分钟。
Description
技术领域
本发明属于煤炭脱硫技术领域，特别涉及一种高硫煤炭的复合脱硫方法与装置。
背景技术
相比以热传导等方式进行间接加热的传统加热方式来说，微波加热是一种与被加热物质直接相互作用的选择性加热方式，具有高效节能的特点。利用微波结合化学脱硫是近年来高硫煤炭脱硫的新方法。如用氢氧化钠溶液浸泡煤粉后用微波照射（丁乃东,傅家伟,李兆鑫,何其慧,胡柏星,微波驱动的煤炭脱硫研究,《洁净煤技术》20ro年第16卷第4期,49-52），但该方法中碱液对无机硫脱除效果较好，对有机硫脱除效果却不好，若依靠增加化学试剂用量或增加微波作用时间来提高对有机硫的脱除效果，不但增大成本，降低生产效率，更重要的是会影响煤的质量。又如用冰醋酸与过氧化氢浸泡煤粉后用微波照射（赵景联，张银元，陈庆云，等。微波辐射氧化法联合脱除煤中有机硫的研究[J].微波学报，2002,18（2）：79-84.），该方法虽能在一定程度上提高对有机硫的脱除效果，但由于化学试剂用量大，微波照射时间长，因而导致成本过高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种高硫煤炭的复合脱硫方法与装置，以便在保证煤的质量的前提下，提高有机硫的脱除效果和降低生产成本。
本发明所述高硫煤炭复合脱硫装置，包括反应器、循环泵、循环加热管和微波加热器，所述反应器的出液口通过管件与循环泵的进液口连接，所述循环泵的出液口与循环加热管的一端连接，所述循环加热管的另一端穿过微波加热器的加热腔与反应器的进液口连接。
上述高硫煤炭复合脱硫装置，所述反应器为外形是立方体、圆柱体或球体的容器。
上述高硫煤炭复合脱硫装置，所述循环加热管位于微波加热器加热腔内的部分为波形弯曲管。
本发明所述高硫煤炭的复合脱硫方法，使用上述高硫煤炭复合脱硫装置，工艺步骤依次如下：
①将高硫煤炭粒料放入所述高硫煤炭复合脱硫装置中的反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:（0.8～1.5）向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵和微波加热器，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理5～15分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向所述反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭所述循环泵，使混合料液静置1～2小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为（9～10）:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为（0.8～1.2）:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1～1.5%；
③打开所述循环泵和微波加热器，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理10～30分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，去除其表面残留的酸和高锰酸钾；
所述步骤①中对混合料液的预热处理和步骤③中对混合料液的加热处理，微波加热器（4）的频率为2.45GHz，功率控制在800～1200W。
上述高硫煤炭的复合脱硫方法，所述高硫煤炭粒料的粒径≤5mm，优选为粒径≤1mm。
上述高硫煤炭的复合脱硫方法，所述循环泵的流速为0.01～0.05m/s。
上述高硫煤炭的复合脱硫方法，所述浓硫酸的质量浓度为98%，所述浓磷酸的质量浓度为85%。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述方法在微波加热条件下采用新的工艺和脱硫化学试剂，可使高硫煤炭中的无机硫和有机硫含量大大降低，无机硫的质量百分含量可以降至0.3%，较难脱除的有机硫的质量百分含量可以降至1.3%。
2、本发明方法的工艺条件和使用的化学试剂不会对煤的质量带来的损害，脱硫后的煤仍然保持了原有的性能。
3、本发明所述方法由于采用了新的脱硫工艺和化学试剂，因而与现有技术相比，在保证煤的质量和脱除效果的前提下，成本显著降低。
附图说明
图1为本发明所述高硫煤炭复合脱硫装置的结构示意图。
图中，1—反应器，2—循环泵，3—循环加热管，4—微波加热器。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述高硫煤炭复合脱硫装置与复合脱硫方法作进一步说明。下述实施例中，所述浓硫酸、浓磷酸和高锰酸钾均为工业纯，浓硫酸的质量浓度为98%，浓磷酸的质量浓度为85%。所用水为自来水。
实施例1
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置如图1所示，包括反应器1、循环泵2、循环加热管3和微波加热器4，所述反应器1的出液口通过管件与循环泵2的进液口连接，所述循环泵2的出液口与循环加热管3的一端连接，所述循环加热管的另一端穿过微波加热器4的加热腔与反应器的进液口连接。所述反应器为外形是立方体形的容器，所述循环加热管位于微波加热器加热腔内的部分为波形弯曲管。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为1mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入所述高硫煤炭复合脱硫装置中的反应器1，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:1向反应器1中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，循环泵的流速为0.03m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为800W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理5分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器1中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置1小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为9:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为1.1:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1%；
③打开循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.03m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为800W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理10分钟，然后关闭循环泵2和微波加热器4，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后的煤，无机硫的质量百分含量下降到0.3%，有机硫的质量百分含量下降到1.3%，全硫的质量百分含量下降到1.6%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
实施例2
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置与实施例1中所述装置的不同之处在于，所述反应器为外形是圆柱体的容器。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为0.5mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:0.8向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.01m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理15分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置1小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为10:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为0.7:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1.3%；
③打开循环泵和微波加热器，保持循环泵的流速为0.01m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理30分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后无机硫的质量百分含量下降到0.3%，有机硫的质量百分含量下降到1.4%，全硫的质量百分含量下降到1.7%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
实施例3
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置与实施例1中所述装置的不同之处在于，所述反应器为外形是球体的容器。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为0.3mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:1.5向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.04m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1200W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理15分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置2小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为9.5:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为0.9:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1.3%；
③打开循环泵和微波加热器，保持循环泵的流速为0.04m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1200W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理30分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后无机硫的质量百分含量下降到0.5%，有机硫的质量百分含量下降到1.3%，全硫的质量百分含量下降到1.8%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
实施例4
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置与实施例1中所述装置相同。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为0.3mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:1.5向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.05m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理15分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置1小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为10:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为0.8:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1.3%；
③打开循环泵和微波加热器，保持循环泵的流速为0.05m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理30分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后无机硫的质量百分含量下降到0.5%，有机硫的质量百分含量下降到1.3%，全硫的质量百分含量下降到1.8%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
实施例5
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置与实施例1中所述装置相同。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为1mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:1.1向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.03m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为800W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理11分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置1.6小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为9:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为1.2:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1.5%；
③打开循环泵和微波加热器，保持循环泵的流速为0.03m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为800W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理25分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后无机硫的质量百分含量下降到0.3%，有机硫的质量百分含量下降到1.4%，全硫的质量百分含量下降到1.7%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
实施例6
本实施例中所述高硫煤炭复合脱硫装置与实施例1中所述装置的不同之处在于，所述反应器为外形是球体的容器。
使用上述高硫煤炭复合脱硫装置对高硫煤炭进行复合脱硫的方法，工艺步骤依次如下：
①将100g粒径为0.5mm的高硫煤炭(硫的质量百分含量为3.2%)粒料放入反应器，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:1.4向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵2和微波加热器4，保持循环泵的流速为0.02m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理13分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器4；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向反应器中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭循环泵2，使混合料液静置1.1小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为9.9:100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为1.1:100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1%；
③打开循环泵和微波加热器，保持循环泵的流速为0.02m/s，微波加热器4的频率为2.45GHz，功率为1000W，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理25分钟，然后关闭循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，以去除其表面残留的酸和高锰酸钾。
本实施例中，经复合脱硫处理后无机硫的质量百分含量下降到0.4%，有机硫的质量百分含量下降到1.3%，全硫的质量百分含量下降到1.7%；肉眼观察，与脱硫处理前无明显变化。
Claims (7)
1.一种高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于使用高硫煤炭复合脱硫装置，该装置包括反应器(1)、循环泵(2)、循环加热管(3)和微波加热器(4)，所述反应器(1)的出液口通过管件与循环泵的进液口连接，所述循环泵(2)的出液口与循环加热管(3)的一端连接，所述循环加热管(3)的另一端穿过微波加热器的加热腔与反应器(1)的进液口连接，所述反应器为外形是立方体、圆柱体或球体的容器，工艺步骤依次如下：
①将高硫煤炭粒料放入所述高硫煤炭复合脱硫装置中的反应器(1)，按高硫煤炭粒料与水的质量比为1:(0.8～1.5)向反应器中加入水，然后开启所述高硫煤炭复合脱硫装置中的循环泵(2)和微波加热器(4)，使煤水混合料液在循环流动状态下预热处理5～15分钟，预热处理结束后关闭所述微波加热器(4)；
②在煤水混合料液处于循环流动状态下向所述反应器(1)中加入浓硫酸和浓磷酸，再加入高锰酸钾，然后关闭所述循环泵(2)，使混合料液静置1～2小时，所述浓硫酸的加入量是：浓硫酸与步骤①中所加水的体积比为(9～10):100，所述浓磷酸的加入量是：浓磷酸与步骤①中所加水的体积比为(0.8～1.2):100，所述高锰酸钾的加入量为浓硫酸的质量、浓磷酸的质量、步骤①中所加水的质量之和的1～1.5％；
③打开所述循环泵(2)和微波加热器(4)，将静置后的混合料液在循环流动状态下加热处理10～30分钟，然后关闭所述循环泵和微波加热器，并将已进行脱硫处理的煤炭用水洗涤，去除其表面残留的酸和高锰酸钾；
所述步骤①中对混合料液的预热处理和步骤③中对混合料液的加热处理，微波加热器(4)的频率为2.45GHz，功率控制在800～1200W。
2.根据权利要求1所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于所述循环加热管(3)位于微波加热器加热腔内的部分为波形弯曲管。
3.根据权利要求1或2所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于高硫煤炭粒料的粒径≤5mm。
4.根据权利要求3所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于高硫煤炭粒料的粒径≤1mm。
5.根据权利要求1或2所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于所述循环泵(2)的流速为0.01～0.05m/s。
6.根据权利要求3所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于所述循环泵(2)的流速为0.01～0.05m/s。
7.根据权利要求4所述高硫煤炭的复合脱硫方法，其特征在于所述循环泵(2)的流速为0.01～0.05m/s。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20160406 Termination date: 20170327 |
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