煤的电化学脱硫及其进展
煤炭燃前脱硫方法及其应用现状
二、煤炭脱硫的方法
为了降低煤炭中的硫含量，减少对环境的污染，研究人员已经开发出了多种脱 硫方法。以下是几种目前广泛使用的煤炭脱硫方法。
1、物理洗选脱硫：这种方法是利用煤和硫的物理性质差异，通过水力旋流器 等设备将煤和硫进行分离。虽然这种方法在理论上可行，但实际操作中，由于 煤和硫的物理性质相近，难以实现有效的分离。
2、生物法
生物法是一种利用微生物将煤炭中的硫转化为其他形态的方法。微生物可以将 煤中的有机硫转化为无机硫，并将其从煤炭中分离出来。生物法的优点是操作 简单、成本低，同时对环境友好。但缺点是脱硫速度较慢，需要经过长时间的 反应才能达到较好的脱硫效果。
3、物理法
物理法是一种利用物理手段将煤炭中的硫从其结构中分离出来的方法。其中， 最具代表性的是浮选法和重选法。浮选法是利用不同矿物的密度不同，通过浮 选药剂的作用，使煤和黄铁矿等矿物分离。重选法则利用不同矿物的密度不同， 通过振动等手段将煤和黄铁矿等矿物分离。物理法的优点是可以直接从煤炭中 分离出硫，工艺简单、成本低。但缺点是无法脱除煤中所有的硫，且对含硫量 较高的煤炭效果不佳专家访谈等方法，对国内外煤炭燃前脱硫 工艺的研究现状进行了系统梳理和分析。首先，通过查阅相关文献了解各种脱 硫工艺的研究成果和实际应用情况；其次，结合实地调查，了解现有工艺在实 际运行中的优缺点；最后，通过专家访谈，对各种工艺的未来发展进行了展望。
结果与讨论
应用现状：
目前，化学法和物理法在工业生产和实际应用中较为广泛。化学法虽然可以脱 除大部分的硫，但工艺复杂、成本高，且可能对环境造成一定的影响。物理法 则无法脱除煤中所有的硫，且对含硫量较高的煤炭效果不佳。生物法则处于研 究阶段，尚未在工业生产中得到广泛应用。
在实际应用中，脱硫方法的选用需要考虑煤炭的含硫量、脱硫成本、设备投资 等因素。对于含硫量较低的煤炭，可以采用简单的物理法进行脱硫；对于含硫 量较高的煤炭，可以考虑使用化学法或生物法进行脱硫。此外，还需要考虑脱 硫过程中产生废弃物的处理和再利用问题，以降低对环境的影响。
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展煤炭是我国主要的能源资源之一，然而，煤炭的高含硫量不仅对环境造成严重污染，也对人们的健康产生潜在危害。
因此，煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展显得尤为重要。
煤炭洗选技术是通过对煤炭进行物理或化学处理，去除其中的杂质和硫分，提高煤质的方法。
常见的煤炭洗选技术包括浮选、重介质分选和湿选等。
浮选是一种通过气泡与煤粒的接触使其上浮的方法，该技术适用于粒度较细的煤炭；重介质分选则是利用不同密度的介质将煤与杂质分离，适用于粒度较粗的煤炭；湿选则是通过水的作用将煤与杂质分离，适用于粒度较大的煤炭。
这些洗选技术的应用可以有效降低煤炭的灰分和硫分含量，提高煤炭的热值和燃烧效率。
然而，传统的煤炭洗选技术存在一些问题。
首先，传统的洗选过程通常需要大量的水和能源，造成资源的浪费和环境的污染。
其次，传统的洗选设备体积庞大，占地面积大，不利于工业生产的集约化。
此外，传统的洗选技术在处理一些高硫煤时效果较差，无法满足环保要求。
为了解决传统洗选技术的问题，研究人员开始探索新的洗选方法和设备。
一种被广泛研究的新技术是干法洗选技术。
干法洗选技术是利用气流或振动等物理力学作用将煤与杂质分离，无需使用水和化学药剂。
这种技术不仅节约了大量的水资源，还减少了对环境的污染。
此外，干法洗选设备体积小，适合工业生产的集约化，提高了生产效率。
另一种被广泛研究的新技术是化学洗选技术。
化学洗选技术是利用化学药剂与煤炭中的硫化物反应，将硫分转化为可溶性的化合物，从而实现脱硫的目的。
这种技术可以高效地去除煤炭中的硫分，降低煤炭的环境污染。
此外，化学洗选技术还可以将脱除的硫分回收利用，提高资源的利用效率。
除了洗选技术的研究，煤炭脱硫技术也在不断发展。
传统的煤炭脱硫技术主要包括湿法脱硫和干法脱硫。
湿法脱硫是利用化学药剂将煤炭中的硫分转化为可溶性的化合物，然后通过水洗或吸附等方法将其去除。
干法脱硫则是利用气流或振动等物理力学作用将煤炭中的硫分与其他气体分离。
电化学除硫技术在煤提质中的研究进展
ｏ ｕ ｇ ｈ ｌ ｉ ｎ 和 Ｗａ ｐ ｈ ｅ ｒ 煤 的燃 前 除硫 主要 包 括 物理 法 、化 学 法和 电化 学法 。 物理 法 研 究 ，为 电化 学 除硫 提 质 的 研究 奠定 了基 础 。Ｃ 分别 在酸 性和碱 性体 系下对 煤的 电解 除硫 进行 了研究 ，表 明这两 种 主要 利 用煤 炭 中含 硫 化合 物 的 物理 特 性 ，将硫 铁 矿 和煤 碳 分开 ，
效 。为此 ，应 强化 以下职 能： 首先 ， 石油企业 应联合立法 部门 ， 做好管道保 护法的立法工作 ，
因素较 多以及安全管理难 度大的特 点 ， 要 想做好运行 安全管理工作 ， 就要 对石油 天然气 管道 运行过 程进 行全面 分析 ，并立足 石油 天然 气
管道运 行实际 ， 结合实 际安全管理经 验 ， 重点做好运 行安全管理 工作 ， 保证 法律 的完善性和可操作性 。 对 于石油 天然 气管道 的安全 管理 工作而 言 ，健 全 的安 全管理 机 确 保石油 天然 气管道运 行 安全管理 能够 取得 实效 。为此 ，应从预 防
腐蚀 建筑 物和设 备 ，进入 水体 后会 污染水 源 。因此 ，煤 中硫 的存在 对环境危害 较大 ，在燃烧 利用前进行 除硫提 质十分 必要。
１ 煤 的 电化 学 除硫 的 研 究 概 况
Ｌ ａ ｖ ａ ｎ ｉ 等人于 ２ Ｏ 世纪 ７ ０ 年 代 就对 电化 学氧 化 除硫 行为 进行 了
达成 共识 ，并强 化管理 与协 作关 系 ，才 能保证 石油天 然气 管道运 行
参考文献 ：
… １ 常 连庚 ， 陈 崇祺 ，张永 江 ， 季峰 ． 管 道腐 蚀 外检 测技 术 的研 究
… ．管道技 术与设备 ， ２ ０ １ ４（ ０ １ ） ． ［ ２ 】杜存 臣 ，林 慧珠 ．天然气管 道的环 境腐蚀 与防护 ［ Ｊ ］ ．化 工装备
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展煤炭是我国主要的能源资源之一，但煤炭的高污染性一直是制约我国环境保护和可持续发展的重要问题。
因此，煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用成为了当前煤炭行业的热点话题。
本文将探讨煤炭洗选与脱硫技术的研究进展，并介绍其在实际应用中的效果。
煤炭洗选技术是指通过物理、化学等手段对煤炭进行处理，去除其中的杂质和硫分。
传统的煤炭洗选技术主要包括重介质分选、浮选和湿法磁选等方法。
然而，这些方法在去除硫分方面存在一定的局限性，无法彻底解决煤炭的高硫污染问题。
近年来，随着环境保护意识的增强和科技水平的提高，新型煤炭洗选技术不断涌现。
例如，气动分选技术利用气流对煤炭进行分选，可以有效去除煤炭中的硫分和灰分，降低煤炭的污染物排放。
此外，超声波洗选技术通过超声波的作用，使煤炭颗粒与杂质颗粒分离，提高了洗选效果。
这些新技术的出现为煤炭洗选技术的发展带来了新的机遇和挑战。
除了煤炭洗选技术，脱硫技术也是解决煤炭高硫污染问题的重要手段之一。
目前，常用的煤炭脱硫技术主要包括燃烧脱硫、湿法脱硫和干法脱硫等方法。
其中，燃烧脱硫是通过在煤炭燃烧过程中加入脱硫剂，使硫分与脱硫剂反应生成易于分离的物质，从而达到脱硫的目的。
湿法脱硫则是通过在煤炭燃烧后的烟气中喷洒脱硫剂，使烟气中的SO2与脱硫剂发生反应并形成易于分离的物质。
而干法脱硫则是通过将煤炭与脱硫剂进行混合，使硫分与脱硫剂发生反应并生成易于分离的物质。
近年来，随着环保要求的不断提高，煤炭脱硫技术也在不断创新和改进。
例如，湿法石灰石石膏法脱硫技术是目前应用最广泛的湿法脱硫技术，其脱硫效率高、工艺成熟。
此外，煤炭干法脱硫技术也取得了一定的进展，如喷射流喷雾干法脱硫技术和活性炭吸附干法脱硫技术等。
这些新型脱硫技术的应用不仅提高了脱硫效率，还降低了脱硫成本，对于改善煤炭的环境效应具有重要意义。
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展不仅在理论上取得了重要突破，也在实际应用中取得了显著成果。
煤的电化学脱硫技术
（设计好之后可以删掉这个文本框哦）115 学号：201011527 姓名：魏小雪
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背景简介 反应机理 影响因素 发展现状 工艺特点和技术展望
1.背景
我国是以煤为主要能源的国家，在整个能源构成中煤炭占75%，预计这种状况将持续相当长 的时期。我国目前煤炭产量近14亿t，直接用于燃烧的超过80%。由于我国煤炭资源中四分之一 以上煤中硫超过2%，而且随着开采深度的增加，煤的硫含量越来越高，因此由煤燃烧生成的 SO2对大气造成的环境污染越来越严重。1997年我国二氧化硫排放量达到2266万t，灰尘达到 3078万t，其中大部分来自煤。我国大多城市的污染为煤烟型的，出现酸雨次数和酸雨程度都 在增加，为了保护环境和满足工业用煤的要求，实现我国国民经济可持续发展，脱硫技术已成 为我国二十一世纪最重要的洁净煤技术之一，这也符合世界对环境发展的要求。 在控制燃煤排放二氧化硫的技术中其中煤炭的物理脱硫方法虽然成本低,但脱除有机硫的效 果不明显；传统的化学脱硫虽能脱除煤中几乎全部的无机硫及部分有机硫,但需要强酸、强碱 和强氧化剂并在高温、高压条件下操作,工艺条件苛刻,操作成本昂贵。因此,以降低反应强度、 减少操作成本为目的,寻求高效、低廉、温和的新一代煤脱硫洁净化技术是煤炭脱硫的难点和 热点。煤炭的电化学脱硫是近几年来国内外发展起来的一种新的煤炭脱硫工艺。它能在相当温 和的条件下实现煤的脱硫、脱灰,同时联产高纯氢气。该工艺每处理 1 t 煤联产 384 m3的高纯 氢气，且耗电仅为常规电化学制氢的50%,具有广阔的前景。
对于黄铁矿颗粒，若看成球形的，可用图1表示脱硫过程
1—阳极
2—黄铁矿 3—阳极液 4—未反应黄铁矿 图 1 黄铁矿的电解脱硫过程
燃煤脱硫技术研究现状及发展趋势 周伟
燃煤脱硫技术研究现状及发展趋势周伟摘要：燃煤发电是我国最主要的方式，在发电生产过程中，每年所消耗的煤炭量数量巨大，相应的SO2排放量每年在近千万吨左右，对环境造成的影响可想而知。
为了实现经济与环境发展的协调性，需要降低烟气中含硫量，这就需要加强对烟气脱硫技术的分析。
本文对烟气脱硫技术的现状与发展趋势进行了分析。
关键词：燃煤发电；脱硫技术；现状；发展趋势1国内脱硫技术的发展现状我国的烟气脱硫技术于五十年代开始即已开始进行，但其发展却一直处于较缓慢的状态，还只限于有色冶金废气和硫酸尾气的净化。
一些有色冶金部门、硫酸厂和氮肥厂等都已建成了一批工业化规模装置并运行，从而对烟气和尾气中的二氧化硫进行净化和回收，从而达到烟气脱硫的目的。
在七十年代初期开始，燃煤发电厂即已开始进行烟气脱硫试验，各个电厂采取了不同的方法进行烟气脱硫试验。
目前有喷雾干燥法、磷胺肥法和含碘活性炭吸附法三种方法的中间试验已通过技术鉴定，其余方法基本还处于停滞状态。
目前我国现有的烟气脱硫技术有以下几种：含碘活性炭法、亚硫酸钠循环法、胺酸法、喷雾干燥法。
但是，这些方法多为中小型或中间试验规模的烟气脱硫装置，对燃煤发电厂大烟气量工业化的烟气脱硫装置研究的还很不够。
近几年来，我国的燃煤发电厂对烟气脱硫越来越重视，除了加大自行研制烟气脱硫装置外，还引起国外的先进技术和装置，引起的先进技术和装置虽然在烟气脱硫上取得了很好的效果，但因其投资和运行费用都较为昂贵，所以不可能在大范围内进行推广使用。
随着对烟气脱硫的重视度的不断增加，国家加大了对我国中小型燃煤工业锅炉的烟气脱硫技术的研究，使烟气脱硫技术从最初的几种发展至现在的几十种，同时部分技术运行时较为稳定，已达到成熟的标准，脱硫效率较高。
1.1干法脱硫技术分析选择用干粉状或者是颗粒状的吸收剂、催化剂以及吸附剂等来对烟气中SO2进行处理的工艺即为干法脱硫技术。
此种方式是现在工业生产中对排放烟气中SO2进行处理的工艺之一，具有实施过程简单、能耗低、无污水处理问题等优点，尤其是烟气在进行处理后温度都比较高，在100℃以上，更有利于烟筒排气的扩散，不会产生“白烟”现象。
燃煤电厂脱硫技术研究
燃煤电厂脱硫技术研究燃煤电厂是当前我国主要的电力供应方式之一，燃煤所产生的大量二氧化硫是造成空气污染和酸雨的主要原因之一，因此，燃煤电厂脱硫技术的研究和应用已经成为环保领域中的重要课题。
1. 燃煤电厂脱硫技术的概述燃煤电厂脱硫技术，顾名思义，就是通过各种技术手段将燃煤中的二氧化硫去除或者转化成其他无害物质的过程。
常见的燃煤电厂脱硫技术包括湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫等。
2. 湿法脱硫技术湿法脱硫技术是将燃煤中的二氧化硫与化学试剂（如石灰石、石膏等）进行反应，将其转化成硫酸钙或者硫酸钙及其它钙硫盐的过程。
常用的湿法脱硫技术有石灰-石膏法、石灰-海水法、石灰-海盐水法等。
石灰-石膏法是指在燃烧燃煤的同时，向废气中喷入氧化钙和水，途径废气与氧化钙发生化学反应，生成的氢氧化钙与废气中的二氧化硫反应形成钙亚硫酸和钙硫酸，并会产生大量水蒸气和一些颗粒物，通过一个除雾器进行处理去除颗粒物后进入脱硫塔，在脱硫塔中，上下两部分之间的石灰石浆液不断循环，通过化学反应，将脱硫塔中的二氧化硫吸收，形成硫酸钙，最终产生的硫酸钙和剩余的石灰石混合在一起，进入混合料罐中，形成成品石膏。
混合料罐中，由于硫酸钙具有一定的溶解度，因此每天需要排放小部分混合料以保证浓度的稳定。
石灰-海水法和石灰-海盐水法都是将石灰石和海水或海盐水混合使用，可以更好地利用海水资源，可以减少对淡水的需求。
3. 干法脱硫技术干法脱硫技术是通过物理和化学吸附等方式去除燃煤中的二氧化硫。
常见的干法脱硫技术有太阳能辐射干法脱硫、催化剂干法脱硫和固定床干法脱硫等。
太阳能辐射干法脱硫利用太阳辐射热量将活性炭与气体进行微波热解或者新生物相结合进行吸附分解或者碳化分解去除气中污染物的技术制造及应用。
因为依靠太阳辐射发热，因此需要大量的太阳辐射能资源，因此在地域范围内相对受限。
催化剂干法脱硫是指通过催化剂，将燃煤中的二氧化硫转化成其他无害物质的过程。
该技术需要使用成本较高的催化剂，因此总成本会相对较高。
煤炭脱硫技术发展和应用现状
煤炭脱硫技术发展现状煤炭脱硫技术包括：洗选、化学、生物和微波等脱硫方法。
洗选法脱硫最经济，但只能脱无机硫；生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵，距工业应用尚有较大距离。
洗选脱硫包括采用跳汰、摇床、水介质旋流器、螺旋溜槽和浮选等。
实践证明，上述方法对煤中黄铁矿呈粗粒嵌布（0.5mm以上）的团块的排除是有效的，但对细粒级煤和煤中黄铁矿呈细粒嵌布的高硫难选煤的处理时困难的。
其根源在于煤系黄铁矿的特殊表面性质，导致其具有一定疏水性，与煤分离难度增加。
（[] 郑楚光.洁净煤技术[M].武汉：华中理工大学出版社,1996：153.）煤炭脱硫技术总体上分为煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种，其中：（1）燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术，该技术发达国家研究的比较多。
烟气脱硫的效率较高，脱硫效果较好，但其一次性投资运行费用较高，为电厂的1/3左右。
由于成本高，所以我国目前应用较少。
（2）燃烧中脱硫技术主要指向炉内喷入钙系脱硫剂的煤炭燃烧技术和添加固硫剂的型煤技术。
其中沸腾燃烧固硫方法主要是利用脱硫剂如CaO在床层温度下热解进行固硫反应。
利用该方法脱硫，要达到较高脱硫效果Ca/S的摩尔比必须大于10，因此如何提高脱硫剂的利用率，降低Ca/S比，同时又达到较高的脱硫效果，是沸腾燃烧脱硫的研究课题而流化床燃烧固硫是用于煤炭脱硫的又一种燃烧技术，它能实现炉内固硫和低温燃烧，从而降低SO2的排放量。
燃烧中脱硫普遍存在效率不高，且有易结渣、磨损和堵塞等问题。
（3）燃前脱硫技术主要包括通过洗选减少硫分、灰分，以降低SO2的排放的选煤技术、水煤浆技术、型煤技术和动力煤配煤技术等。
对于我国这样的发展中国家来说，煤的燃前脱硫，尤其是通过选煤来降低煤的含硫量具有非常重要的意义。
选煤是洁净煤技术的源头技术，既能脱硫又能降灰，同时还可以提高热能利用效率，并且选煤的费用又远远低于燃中和燃后脱硫。
煤的燃前脱硫又分为物理法、化学法和生物法三种。
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2 煤中硫的赋存形态
煤中硫分通常分为有机硫和无机硫两大类 。 无机硫以矿物质的形态存在 ,其中大部分以 FeS2 形式存在 ,还有少量的硫酸盐 。有机硫参与煤的 大分子结构 ,主要有以下五种结构的官能团存在 于煤中硫醇类 ( R —SH) 、硫化物或硫醚类 R —S —
催化剂 ,主要脱硫反应为阳极氧化反应 。 在阳极 : 2H2O →O2 + 4H+ + 4e
16OH- + 4FeS2 + 15O2 →4Fe (OH) 3 + 8SO24 - + 2H2O 8OH- + 2FS2 + 7O2 →2Fe (OH) 2 + 4SO24 - + 2H2O 在阴极 : 2H+ + 2e →H2 在酸性介质中 ,以锰离子为催化剂 ,发生的主
煤的电化学调控脱硫是借助煤在电解槽阳极 发生的电化学氧化反应将煤中黄铁矿或有机硫化 物氧化成水可溶的硫化物 ,而达到净煤目的 。根 据所用电解液的不同 ,可分为碱性和酸性电化学 法。
在碱性介质条件下生成高活性的氢氧自由基 (OH·) ,甚至 HO2 ·、O - 、HO2- 、O2- 、O2 等 。这些高 活性自由基作为强氧化剂进攻煤结构中无机和有 机硫化物 ,并将其氧化成水可溶的硫酸盐和砜 ( R2 SO22R′) 等 ,以便洗涤除去 。刘旭光 、李登新等人 在这方面作了许多研究 。李登新等人用 X2射线 衍射 (XRD) 和电子扫描电镜 ( SEM) 等现代测试手 段对煤中无机物和煤系黄铁矿电化学脱硫机理进 行了研究 ,认为碱性介质中 ,由于没有电化学处理
由于新生成的三价铁离子具有强氧化性 ,能
将煤中有机硫化合物中的硫氧化而自身被还原成
Fe2 + 。反应式为 :
2Fe3 + + 2RSH →R —S —S —R + 2Fe2 + + 2H+
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电能
水
原煤
破碎 水煤浆 电解槽 过滤洗涤
电 解
CO2 H2
液
循
环 电解液的回收
无机盐类产品
精煤
图 3 煤电化学脱硫净化简易流程
412 煤炭电化学脱灰脱硫效果 不同条 件 下 的 煤 化 学 脱 灰 脱 硫 研 究 结 果 表
明 ,不论酸性或碱性介质 ,只要电化学反应条件适 宜 ,总硫脱除率高达 40 % ,最高达 67 %。碱性介 质中有机硫脱除率高达 40 %。碱性介质电化学 处理脱硫不脱灰 , 还使产品煤灰分增加 40 %以 上 ,甚至高达 70 %。而酸性介质中 ,在实现煤脱 硫同时 ,还可脱除数量可观的灰分 。因而 ,对煤电 化学脱灰脱硫工艺的研究大都侧重于酸性介质 条件 。
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44
煤炭加工与综合利用
2004 年第 1 期
物 。另外 ,在噻吩类有机硫中 ,二苯并噻吩脱硫最 困难 ,其次是噻吩 、苯并噻吩 、萘并苯噻吩等 。
3 煤炭电化学脱硫技术的发展
311 煤炭电化学脱硫技术的进展 早在 20 世纪 60 年代 , Sterber 等人对煤的电
解还原脱硫进行了研究 ,但进展不大 。70 年代以 后 ,Lalvani 等人改变了研究方向 ,对煤的氧化脱硫 等行 为 进 行 了 研 究[2] 。70 年 代 末 , Coughglin 和 Farooque 对煤炭的电化学脱硫进行了开发性的研 究 ,不但克服了传统电化学脱硫高温 、高压的缺 点 ,而且可以联产氢气 ,大大降低了生产成本[3] 。 国内刘旭光等人对孝义煤进行了电化学脱硫的研 究 ,从电化学还原脱硫行为 、碱性体系中的脱硫规 律 、电解体系等方面进行了研究 ,取得了较好的结 果[4～6] 。之后 ,易平贵 、张敬东 、王知彩 、罗道成等 人在各种电解体系下研究了煤的脱硫 ,考查了电 解温度 、电解电压 、煤浆浓度等因素对电化学脱硫 的影响 ,得到了适宜的电解脱硫条件[3 ,7～9] 。李登 新[10～13] 等人在电化学脱硫方面作了较为深入的 研究 ,分别从热力学 、煤炭的电化学脱硫机理 、电 化学净化对煤质的影响等方面进行了研究 ,进一 步认识了煤的电化学脱硫机理 。原料煤的电化学 脱硫之所以能够引起广大科研人员的兴趣 ,主要 是因为电化学脱硫能够在很多方面克服生物法 、 物理法 、化学法等脱硫方法中的缺点 ,同时能获得 较高的脱硫效率 。 312 煤炭的电化学脱硫机理[1 ,12～13]
2004 年第 1 期
煤炭加工与综合利用
COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTILIZATION
No. 1 ,2004
煤的电化学脱硫及其进展
王志红 , 齐秀梅 , 罗科华
(中国矿业大学 (北京校区) 化环学院 ,北京 100083)
摘 要 :综述了煤炭电化学脱硫的原理 ,借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应将煤中 的无机硫或有机硫氧化成可溶于水的硫化物 ,介绍了电解脱硫设备及工艺流程 、电化学脱硫技术 发展方向及趋势 ,认为该方法的显著特点是常温常压下操作 ,工艺简便 ,能量回收率高 ,并可联产 大量高纯氢气 ;同时也指出了煤炭电化学脱硫技术中存在的问题 。
关键词 :煤炭 ; 脱硫 ; 电化学 ; 进展 ; 技术展望 中图分类号 :TD94516 文献标识码 :A 文章编号 :100528397 (2004) 0120043204
1 几种脱硫方法的比较
煤炭中通常含有 0125 %～7 %的硫 ,在燃烧 过程中生成 SO2 随烟道气排入大气 ,造成酸雨 。 据有关资料介绍 ,2002 年我国 SO2 排放量 1927 万 t ,造成严重的环境污染 。煤炭脱硫的方法很多 , 其中煤炭的物理脱硫方法虽然成本低 ,但脱除有 机硫的效果不明显 ;传统的化学脱硫虽能脱除煤 中几乎全部的无机硫及部分有机硫 ,但需要强酸 、 强碱和强氧化剂并在高温 、高压条件下操作 ,工艺 条件苛刻 ,操作成本昂贵 。因此 ,以降低反应强 度 、减少操作成本为目的 ,寻求高效 、低廉 、温和的 新一代煤脱硫洁净化技术是煤炭脱硫的难点和热 点 。煤炭的电化学脱硫是近几年来国内外发展起 来的一种新的煤炭脱硫工艺 。它能在相当温和的 条件下实现煤的脱硫 、脱灰 ,同时联产高纯氢气 。 该工艺每处理 1 t 煤联产 384 m3 的高纯氢气 ,法 拉第电流效率高达 99 % ,耗电仅为常规电化学制 氢的 50 % ,具有广阔的前景[1] 。
S
R′、含噻吩环的芳香体系 ,如噻吩
,苯并噻
S
S
吩
,二苯并噻吩
,奈并
S 苯并噻吩
;硫醌类 ,如对硫醌
O
S ,二硫化合物 R —S —S —R′; 或
S
硫蒽类 ,如
等 。R 和 R′表示烷基
S 或芳基 。
在这些含硫官能团中 ,硫醇基团和二硫化物 可能是次生产物 ,因为它们遇热不稳定 ,在煤化过 程中不可能保留下来 ;噻吩类结构非常稳定 ,即使 在高温炭化时也能与有机质缩聚成高分子硫化
5 煤炭电化学脱硫工艺特点及技术展望
511 煤的电化学脱硫特点 煤炭电 化 学 脱 硫 净 化 工 艺 的 显 著 特 点 是 常
压 、常温下操作 ,工艺简便 ,操作灵活 ,能量效率 高 ,在净化煤的同时可联产大量高纯氢气 。煤电 化学净化联产的大量高纯氢气决定了其工艺运行 成本低 ,单纯从经济角度讲 ,煤的电化学脱硫净化 具有相当诱人的开发应用前景 。 512 煤炭电化学脱硫的技术展望
4OH- →O2 + H2O + 4e O2 + RSH →R2S2S2R + H2O
+ O2 →
+ 4SO24 -
S
O
由于硫酸盐或二硫化物能溶于水 ,有机硫被
除掉 。在酸性介质下有机硫的脱除机理与碱性条
件下不同 。在酸性条件下 ,阳极表面首先发生二
价铁与三价铁离子间的氧化反应 :
Fe2 +
Fe3 + + e
要脱硫反应是阳极液中的氧化反应 ,由于电解电 位的不同 ,所以在阳极表面 :Mn2 + →Mn3 + + e
在阳 极 液 中 : 2Mn3 + + FeS2 →Fe2 + + 2S + 2Mn2 + (电解电位较低)
4H2O + S + 6Mn3 + →8H+ + SO24 - + 6Mn2 + 8H2O + 15Mn2 + + FeS2 →16H+ + Fe3 + + 2SO24 + 15Mn2 + (电解电位较高) 实验表明 ,在电解液中加入某些阳离子如铁 离子 、锰离子可以加快电解脱硫的反应速度 。实 验分析表明 ,电解催化剂锰离子比铁离子更能加 快煤的脱硫速度 。李登新等人也对煤中有机硫的 脱硫机理进行了研究 ,他认为在碱性介质条件下 有机硫的脱除机理为 ,当煤被电解时 ,在阳极表面 OH —首先失去电荷生成高活性的氢氧根自由基 (OH·) , 甚 至 HO2 ·、O - 、HO2- 、O2- 、O2 等 活 性 基 团 ,作为强氧化剂首先进攻煤中的黄铁矿中的硫 , 化学反应为 : FeS2 + NaOH + O2 →Fe (OH) 3 + SO24 + 2Na + + H2O 。 FeS2 除去后 ,阳极表面产生的活泼自由基进 攻煤中有机硫化物中的硫 ,从而氧化生成多硫化 合物或硫酸盐化合物 ,反应为 :