專利名稱：一種提高煤炭熱解脫硫率的方法
技術領域：
本發(fā)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(fā)生部分分解形成半焦，同時煤中的含硫官能團也發(fā)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凈的無煙固體燃料，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，煤的熱解脫硫屬于化學燃前脫硫方 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(chǎn)物的H2S會與煤中的有機質發(fā)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后又被煤有機質重 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 主要是以獲得潔凈的低硫半焦產(chǎn)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(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是為了解決上述現(xiàn)有技術中所存在的不足之處而供一種阻止煤 中的硫在熱裂解后生成的H2S及其它含硫自由基與煤中有機質發(fā)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(fā)明的方法是通過向熱解系統(tǒng)中加入乙烯作為H2S俘獲劑，使熱解產(chǎn)生 的H2S及時轉化為穩(wěn)定的含硫化合物，這種含硫化合物不會與煤有機質發(fā)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(jù)為如下加成反應H2SfC2Hi —CH3CH2SH
當乙烯和H2S發(fā)生加成反應生成乙硫醇，乙硫醇不會與煤有機質發(fā)生二次固硫反應，從 而提高煤的熱解脫硫效率。本發(fā)明的目的可通過如下技術方案來實現(xiàn) 本發(fā)明的方法包括下述步驟
a、首先將含硫量為1.59Γ4. 50%、粒度小于3mm的煤置于固定床反應器中；
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，并在終溫停留5 IOmin的條件下對煤進行熱解，熱解
3得到半焦，為一種潔凈的低硫固體燃料。本發(fā)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，用于抑制二次固硫反應，提高煤的熱解脫硫效率和提高半焦產(chǎn)率，大大降低半焦含 硫量。固定床反應器選用本領域常規(guī)類型的固定床反應器。煤和半焦中硫含量的測定依據(jù) 標準為JJG 1006-2005。本發(fā)明所述惰性氣體為本領域中常規(guī)的惰性氣體類型，即氮氣。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)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(yōu)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、潔凈半焦的 產(chǎn)率更高，且H2S俘獲劑再生容易。
具體實施例方式本發(fā)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%、粒度小于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%、粒度小于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%、粒度小于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%、粒度小于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%、粒度小于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%、粒度小于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，其特征在于所述方法包括下述步驟a、首先將含硫量為1.5%~4.5%、粒度小于3mm的煤置于固定床反應器中；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℃，并在終溫停留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，其特征在于所述方法包括下述步驟a、首先將含硫量在1.5%~4.5%的中高硫煤置于固定床反應器中；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℃，并在終溫停留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凈的低硫固體燃料；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(chǎn)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(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者劉全潤, 張傳祥, 馬名杰, 黃光許, 黃雨生 申請人:河南理工大學