氣化高硫型煤固硫的研究

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1、氣化高硫型煤固硫的研究摘要針對(duì)不同煤種中硫存在的形式和含暈范圍，運(yùn)用不同組分的復(fù)合型固硫劑的脫硫反應(yīng)機(jī)理，將氣化煤中硫化物或氣化反應(yīng)生成的揮發(fā)性硫化物盡可能轉(zhuǎn)化為渣中的硫酸鹽而脫除，可以生產(chǎn)出較潔凈的低硫煤氣。關(guān)鍵詞高硫煤；I古I硫劑；常壓氣化1問(wèn)題的提出氣化高硫型煤除了選擇適宜的成型粘結(jié)劑，以保證型煤良好的氣化特性（機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、煤灰熔融性、氣化反應(yīng)活性等）外,尤其還須脫除煤料中的高含量硫,i是使高硫煤的應(yīng)用拓寬了氣化煤料的途徑，為高硫煤的運(yùn)用找到了出路；二是可大大減輕氣化煤氣的脫硫負(fù)荷,為煤氣質(zhì)量的提高和煤氣輸送及應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件?；谏鲜瞿康倪M(jìn)行

2、了氣化高硫型煤固硫技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。2固硫的技術(shù)關(guān)鍵與技術(shù)路線(xiàn)2.1煤中硫存在的形式要想脫除煤料中的硫，首先應(yīng)了解煤中硫存在的形式和含量范圍。煤中的硫通常以無(wú)機(jī)硫和冇機(jī)硫兩種形式存在。由丁?煤的種類(lèi)和成煤條件不同，英含量約在0.5?10%范圍內(nèi)。無(wú)機(jī)硫主要是呈止六面體品格的黃鐵礦硫和菱形品格的口鐵礦硫，而冇機(jī)硫多以?xún)訖C(jī)官能團(tuán)所構(gòu)成的冇機(jī)化合物及具衍行物的形式存在。2.2煤中硫在常壓固定床中的化學(xué)反應(yīng)氣化煤氣中的硫化物也是以無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩種形式存在，無(wú)機(jī)硫主要有H2S、SO2、SO3,而有機(jī)硫主要有CS2、R?SH、C4H4S、R-S-R*等；氣化爐渣中的硫化

3、物多為硫酸鹽或亞硫酸鹽。這些硫化物都是煤中硫化物的熱解物、氧化生成物、還原生成物或反應(yīng)轉(zhuǎn)換物，主要反應(yīng)有：2FeS2+5?5O2FeiO?+4SC）2⑴FeSj+H2—FeS+H2S小FeS十比—Fe+H2SFeS2十CO—FeS十COSFeS+CO—Fe十COSSHh2s+ch2—ch2ICHj—CH23F?6十SO2十CaO—CaS()4+2Fe3O42.3高硫煤固硫的機(jī)理及方法高硫煤固硫的機(jī)理通常是隨固硫的方法和固硫劑的選用而界。迄今國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家、學(xué)者都進(jìn)行過(guò)多方面的研究，并取得了滿(mǎn)意的成果，歸納起來(lái)不外乎有以下幾種固硫機(jī)理：(1)物理法脫硫。就是將煤礦

4、開(kāi)釆出來(lái)的原生煤，根據(jù)煤與礦物質(zhì)Z間的比重差異或表面性質(zhì)不同而實(shí)現(xiàn)分離的一類(lèi)方法。如根據(jù)比重差別的工藝冇較先進(jìn)的旋流法和真實(shí)均質(zhì)重介質(zhì)法；根據(jù)表面性質(zhì)不同的工藝有靜電分選法、高梯度磁選法、浮選和選擇性凝聚法等。此類(lèi)方法己在生產(chǎn)中廣為采用,它具有操作易掌握、脫硫效率高，尤英對(duì)粉煤屮的硫分和灰分脫除效果好，但投資大，一般適宜大批量生產(chǎn)所采用。(2)化學(xué)法脫硫。就是用化學(xué)反應(yīng)方式，將煤中的硫化物或在氣化反應(yīng)及燃燒過(guò)程屮牛成的揮發(fā)性硫化物，轉(zhuǎn)化為可溶性或難溶融的硫酸及硫酸鹽。此類(lèi)脫硫方法其多，常采用的冇氧化法、熱解與氫化法及酸、堿浸捉法等。下而列舉本課題研究所采用的固

5、硫劑及其固硫機(jī)理。①石灰或石灰石固硫：高硫粉煤用石灰石再摻入適量粘結(jié)劑成型后，氣化生成的煤氣屮硫化物含量明顯降低，爐內(nèi)固硫化學(xué)反應(yīng)如下。FeS2十O2FeS于SO?限、FeS+Ca()+1.S02~Fc+CaSO4(11)①氣化爐廢渣清除硫化物氣體：I大I為氣化爐廢渣中含有Fe2O3>CaO物質(zhì),加Z燃料氣是還原氣，故Fe2O3被部分還原成Fe3O4,并與燃料氣中的H2S發(fā)生反應(yīng)，其固硫反應(yīng)如下。(7)(12)(13)從上面的反應(yīng)屮可看出，氣化爐廢渣中的Fe2O3,在固硫屮實(shí)質(zhì)是起著催化劑作用。②腐植酸鹽(MHA)固硫：腐植酸(HA)可促進(jìn)堿性物料的溶解，并生

6、成具有相當(dāng)強(qiáng)堿性的腐植酸鹽，用丁脫除高硫煤氣化反應(yīng)或燃燒過(guò)程中生成的SO2,其脫硫反應(yīng)為(14)(15)M-HA(16)從上面的反應(yīng)中可看出，腐植酸與堿性物料生成腐植酸鹽，在SO?脫除中實(shí)質(zhì)上也是起著催化劑的作用。(1)生化脫硫法。就是根據(jù)微生物所特有的能氧化鐵和硫的細(xì)菌，來(lái)產(chǎn)生硫酸亞鐵和硫酸的脫硫方法。生化脫硫機(jī)理是氧化鐵硫桿菌和氧化鐵桿菌在酸性介質(zhì)(稀焦汕氨水)中生長(zhǎng)、自養(yǎng)而成為一種最適合脫除煤中硫化物的獨(dú)特微生物。它能在粉煤酸性懸浮液中脫除大量的黃鐵礦硫，或培養(yǎng)出一種喜熱的氧化鐵硫桿菌，用浸捉液噴淋在煤床表而、塔內(nèi)或小煤堆屮脫除黃鐵礦硫和冇機(jī)硫。2.4氣

7、化高硫型煤固硫的技術(shù)路線(xiàn)我們認(rèn)為，高硫粉煤成型的兩人關(guān)鍵:一是型煤必須滿(mǎn)足常壓固定床氣化指標(biāo)的要求;二是通過(guò)固硫劑把煤屮大部分硫固定在渣屮。高硫型煤氣化固硫的研究技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。圖1高硫型煤氣化同硫的研究技術(shù)路線(xiàn)3高硫煤固硫試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析3.1原料煤的選用我們選用四川有代表性的三個(gè)大煤礦的高硫粉煤作為研究的原料，原料煤的部分煤質(zhì)指標(biāo)如表1所示。3.2固硫劑組分及配比方案的確定同硫劑組分的選擇，我們?cè)诒ＷC型煤質(zhì)量符合氣化原料性能的前提下，盡可能提高固硫效果，并注重適用和經(jīng)濟(jì)效益。而配比方案是依據(jù)不同煤種的組成及氣化特征參數(shù)綜合分析，并采用0.618優(yōu)化法對(duì)其

8、優(yōu)化的三種煤四類(lèi)方案12個(gè)配比進(jìn)行了熱