一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺制造技术

本发明专利技术涉及煤炭脱硫技术领域，具体是一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺，旨在解决现有大粒径煤炭脱硫方法脱硫率低的技术问题。依次包括以下步骤：S1、将原煤通过破碎、筛分处理；S2、将卤素单质溶解于水中，得到脱硫反应药剂；S3、将煤样与反应药剂混合，反应药剂与煤样的质量比为2:1~20:1，得到混合反应物；S4、将混合反应物放在微波下进行辐射，微波频率为300~2500MHz，微波辐射功率为300~1000W，微波处理时间为0.5~10min，压力为常压；S5、将煤样过滤、洗涤、化验，重复脱硫直至合格，得到低硫煤样；S6、通入氧化剂将卤素离子氧化成单质；S7、将卤素单质萃取到有机溶剂中；S8、精馏，提取卤素单质；S9、添加新鲜卤素单质，配置新的反应药剂，进行下一次脱硫。

A microwave assisted technology of large particle size coal desulfurization with halogen

The invention relates to the technical field of coal desulfurization, in particular to a process of microwave assisted halogen simple substance for large particle size coal desulfurization, aiming at solving the technical problem of low desulfurization rate of the existing large particle size coal desulfurization method. The following steps are successively included: S1. Raw coal is crushed and screened; S2. Halogen is dissolved in water to obtain desulfurization reaction agent; S3. Coal sample is mixed with reaction agent and the mass ratio of reaction agent and coal sample is 2:1-20:1 to obtain mixed reactant; S4. Mixed reactant is radiated under microwave with microwave frequency of 300-2500mhz and microwave radiation power of 3 00 ~ 1000W, microwave treatment time is 0.5 ~ 10min, pressure is atmospheric pressure; S5, filter, wash and test the coal sample, and repeat desulfurization until it is qualified to obtain low sulfur coal sample; S6, oxidize the halogen ion into a simple substance by adding an oxidant; S7, extract the halogen simple substance into an organic solvent; S8, distill to extract the halogen simple substance; S9, add fresh halogen simple substance, configure a new reagent, and enter Next desulfurization.

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺
本专利技术涉及煤炭脱硫
，具体是一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺。
技术介绍
随着我国对煤炭能源消费强度的不断加大，煤炭质量结构严重失调，高硫煤炭在工业利用中产生的SO2、SO3，不仅会腐蚀设备和管道，影响设备寿命，更重要的是会严重污染大气，破坏环境，同时也会极大的影响下游焦炭、钢铁等工业产品的质量。因此，煤中硫分含量高低是造成煤炭利用过程中环境污染以及制约煤炭综合高效利用的主要因素。目前，煤炭脱硫技术大致可分为燃前、燃中和燃后脱硫。燃中脱硫是在煤燃烧过程中脱除硫化物。燃后脱硫是指脱除烟气中的硫化物。对于高硫煤来说，后两种脱硫技术不仅存在着脱硫压力大，成本较高的问题，同时在工业应用中也有其本身的局限性，例如，广泛应用于钢铁行业的炼焦高硫精煤的脱硫技术。燃前脱硫不仅成本较低，脱硫率高，同时会极大提高煤炭的自身价值和应用范围。随着国家对环保要求的不断提高以及煤炭质量结构的日益下降，经济高效的高硫煤燃前脱硫技术会极大提高煤炭企业的经济、环境和社会效益。煤前脱硫目前主要有三种方法：物理法、化学法、生物法。其中，化学法不仅可以脱除煤中大部分黄铁矿硫，还可以脱除煤中较难脱除的有机硫，最具潜力。现有化学脱硫方法有很多，例如碱脱硫法、氢还原脱硫法、氧化脱硫法等。其中研究最为广泛的氧化脱硫法按照实验室所用氧化剂种类不同，可分为臭氧/氧气氧化法、过氧酸氧化法、高价金属离子氧化法等。但上述方法皆存在一个问题：对于粒径大于0.1mm的煤样，脱硫率较低，皆在10%以下，极大的限制脱硫技术的推广和应用前景。现有工厂采用的脱硫工艺一般基于上述方法完成的，对于粒径大于0.1mm的煤样脱硫率较低，且反应试剂无法循环利用，浪费严重。因此，研发一种经济、高效的大粒径煤炭脱硫工艺具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有大粒径煤炭脱硫工艺脱硫率低、反应试剂不能循环利用的技术问题。为此，本专利技术提出一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺，依次包括以下步骤：S1、将原煤通过破碎、筛分处理，得到粒径≥1mm的煤样；S2、配置反应药剂：将卤素单质溶解于水中，形成稳定溶液，得到反应药剂；S3、将步骤S1得到的煤样与步骤S2得到的反应药剂混合，反应药剂与煤样的质量比为2:1~20:1，得到混合反应物；S4、将步骤S3得到的混合反应物放在微波下进行辐射，微波频率为300~2500MHz，微波辐射功率为300~1000W，微波处理时间为0.5~10min，压力为常压；S5、将步骤S4得到的煤样进行过滤、洗涤、化验，若化验不合格，将不合格的煤样替换步骤S1中的原煤，重复操作步骤S1~步骤S5若干次，直至化验合格，得到低硫煤样；S6、将步骤S5中去除煤样剩余的溶液中加入氧化剂，将溶液中的卤素离子氧化成卤素单质；S7、在步骤S6得到的溶液中加入有机溶液，将卤素单质萃取至有机溶液中；S8、对S7中溶解有卤素单质的有机溶液进行精馏操作，得到卤素单质；S9、将步骤S8得到的卤素单质溶于水中，并添加适量新鲜卤素单质，配置成新的反应药剂，进行下一次的脱硫操作。进一步的，在步骤S1中，将原煤处理成粒径为1~6mm。优选的，所述卤素单质为氯单质或溴单质。更优选的，所述卤素单质为溴单质，反应药剂为溴水，溴水浓度为1~3%。优选的，所述氧化剂为臭氧或过氧化氢或对应卤素离子的次卤酸。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术利用卤素类氧化剂将煤炭中的硫醇、硫醚以及噻吩类有机硫化物首先氧化成亚枫类（可参考图1~图4，其中图1中的X代表卤素），然后卤素单质将亚枫类继续氧化生成磺酸根、硫酸根等水溶性离子，通过过滤、洗涤，将煤中有机硫化物脱除。卤素单质在煤中有机硫脱除应用中，不仅具有较高的脱硫率，同时卤素单质及其衍生物具有价格低，操作方便，容易购买，稳定性高等优点。另外，本专利技术充分利用了微波本身快速、均匀、有选择性以及对极性分子或可极化分子的特殊作用的原理，不仅大大降低卤素单质氧化脱硫的反应时间，同时极大提高了卤素单质氧化脱硫效果。2）本专利技术在脱硫之后还设有氧化、萃取、精馏，可将反应生成的卤素离子氧化成单质后提取出来用以配置下一次脱硫的反应试剂，循环利用，降低了脱硫成本，也更加符合当今绿色环保工艺要求。附图说明图1是本专利技术的卤素单质氧化硫醇、硫醚以及噻吩类有机硫化物的反应过程示意图；图2是本专利技术的溴单质与硫化物反应过程示意图；图3是本专利技术的氯单质与硫化物反应过程示意图；图4是本专利技术的碘单质与硫化物反应过程示意图。具体实施方式下面通过几种具体的实施例来对本专利技术的方法进行详细的说明：实施例1要求煤中硫含量≤2%，步骤如下：S1、选取高阳煤100g作为原煤，进行破碎、筛分，保证粒径在1~6mm，得到煤样；这里煤的粒径优选在1~6mm的范围内，这个范围内的脱硫效率较优，其他实施例中，如果粒径＞6mm亦可。S2、配置反应药剂：将溴单质溶解于水中，形成质量浓度为3%的溴水溶液，作为脱硫反应药剂；这里，溴水的浓度优选1%-3%，这个范围内的浓度既能保证反应速率，又能在不浪费溴水的前提下保证脱硫的彻底性，其中，3%是最优选的浓度值，其他实施例中，也可选择1%或1.5%或2%或2.5%，只要是卤素溶液，就可进行脱硫，浓度只是影响脱硫的彻底性及效率而已，这也正是本申请权利要求未对浓度进行限定的原因；S3、将步骤S1得到的煤样与步骤S2得到的溴水溶液混合，溴水溶液与煤样的质量比为5:1，得到混合反应物；这里的质量比主要用以保证煤样能够浸在液体中，保证脱硫的彻底性，其他实施例中，也可选择2:1或10:1或15:1或20:1；S4、将步骤S3得到的混合反应物放在微波下进行辐射，微波频率为2450MHz，微波辐射功率为300W，微波处理时间为1.5min，压力为常压；在其他实施例中，微波频率可选择300MHz或1000MHz或1500MHz或2000MHz或2500MHz，微波辐射功率为500W或700W或1000W，微波处理时间为0.5min或5min或10min；S5、将步骤S4得到的煤样进行过滤、洗涤，得到低硫煤样。根据高温燃烧库伦法测定煤中的全硫含量从2.21%降低到1.63%，脱硫率26.24%，满足煤中硫含量≤2%的要求；S6、将步骤S5中去除煤样剩余的溶液中加入臭氧，将溶液中的卤素离子氧化成卤素单质Br2；S7、在步骤S6得到的溶液中加入CCl4有机溶剂，使CCl4有机溶剂与含Br2水溶液的体积比为2:1，进行萃取操作，将单质Br2萃取至CCl4有机溶剂中，这里萃取操作是化学领域的常规操作，根据含Br2水溶液的体积确定CCl4的有机溶剂的体积，是化学领域人员容易确定的；...

【技术保护点】
1.一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：/nS1、将原煤通过破碎、筛分处理，得到粒径≥1mm的煤样；/nS2、配置反应药剂：将卤素单质溶解于水中，形成稳定溶液，得到反应药剂；/nS3、将步骤S1得到的煤样与步骤S2得到的反应药剂混合，反应药剂与煤样的质量比为2:1~20:1，得到混合反应物；/nS4、将步骤S3得到的混合反应物放在微波下进行辐射，微波频率为300~2500MHz，微波辐射功率为300~1000W，微波处理时间为0.5~10min，压力为常压；/nS5、将步骤S4得到的煤样进行过滤、洗涤、化验，若化验不合格，将不合格的煤样替换步骤S1中的原煤，重复操作步骤S1~步骤S5若干次，直至化验合格，得到低硫煤样；/nS6、将步骤S5中去除煤样剩余的溶液中加入氧化剂，将溶液中的卤素离子氧化成卤素单质；/nS7、在步骤S6得到的溶液中加入有机溶液，将卤素单质萃取至有机溶液中；/nS8、对S7中溶解有卤素单质的有机溶液进行精馏操作，得到卤素单质；/nS9、将步骤S8得到的卤素单质溶于水中，并添加适量新鲜卤素单质，配置成新的反应药剂，进行下一次的脱硫操作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助卤素单质进行大粒径煤炭脱硫的工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、将原煤通过破碎、筛分处理，得到粒径≥1mm的煤样；
S2、配置反应药剂：将卤素单质溶解于水中，形成稳定溶液，得到反应药剂；
S3、将步骤S1得到的煤样与步骤S2得到的反应药剂混合，反应药剂与煤样的质量比为2:1~20:1，得到混合反应物；
S4、将步骤S3得到的混合反应物放在微波下进行辐射，微波频率为300~2500MHz，微波辐射功率为300~1000W，微波处理时间为0.5~10min，压力为常压；
S5、将步骤S4得到的煤样进行过滤、洗涤、化验，若化验不合格，将不合格的煤样替换步骤S1中的原煤，重复操作步骤S1~步骤S5若干次，直至化验合格，得到低硫煤样；
S6、将步骤S5中去除煤样剩余的溶液中加入氧化剂，将溶液中的卤素离子氧化成卤素单质；
S7、在步骤S6得到的溶液中加入有机溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭垠，巩林盛，赵鹏飞，张世明，邢春芳，刘晋芳，宋璇，
申请(专利权)人：山西焦煤集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14