[发明专利]水煤浆电解还原脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于燃料处理及环境化学领域，尤其涉及一种环境化工技术领域的水煤浆的电化学催化还原深度脱硫的方法。

背景技术

煤炭燃烧产生的SO_x是大气酸雨的主要来源之一。无论从安全、环境、还是经济角度考虑，都必须对煤炭中进行预脱硫处理。煤炭脱硫主要分为燃前脱硫、燃中脱硫和燃后脱硫(烟气脱硫)。煤炭燃后脱硫存在诸多问题，如在国内广泛应用的湿式石灰石/石膏法，该方法基建投资大、工艺系统复杂、设备材质要求高、系统易结垢堵塞、生成的脱硫石膏难以处置等。我国对煤炭需求逐步增加，对煤炭进行燃前脱硫具有十分重大的现实意义和经济效益，符合我国建设资源节约型、环境友好型社会的战略要求。

水煤浆是一种洁净煤液态燃料，含硫量在1％左右。水煤浆的深脱硫一方面可以减少大量的后续烟气脱硫工作；另一方面可以为其它含硫燃料的脱硫工作提供客观的科学依据。液体燃料的深脱硫宜用化学法，化学法操作简单、反应时间短、对有机硫和无机硫均有作用。目前，氧化法是常用的一种化学方法，尽管氧化法能够脱除大部分无机硫和部分有机硫，但是氧化反应大都需要强氧化剂在高温高压条件下操作，工艺条件苛刻、成本昂贵，且有些化学法对煤炭性质和热值破坏严重。此外，还有硼氢化钠还原脱硫法，硼氢化钠(NaBH₄)是一种性能优良的还原剂，在有机化学和无机化学方面有着广泛应用。它能够还原醛、酮、酰氯成醇，在金属氯化物存在时其还原能力显著提高；它可以将煤炭中的硫还原为H₂S和S^2-。硼氢化钠还原脱硫，反应温和，脱硫速度快和效率高等，但是由于还原剂的成本较高，利用率低和副产物的二次污染等问题，限制了该方法的工业实用性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统化学脱硫工艺需要高温高压，条件苛刻，对煤质破坏以及成本高、利用率低等缺陷，提供一种水煤浆电解还原脱硫的方法。该方法利用电化学反应实现了偏硼酸钠向硼氢化钠的转化，同时利用硼氢化钠优良的还原性能，并且利用氯化镍金属催化剂提高硼氢化钠还原性能，将水煤浆中的硫还原成H₂S，释放出来并加以吸收，实现对水煤浆的温和深脱硫。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种水煤浆电解还原脱硫的方法，包括如下几个步骤：

a、阴极电解池中加入偏硼酸钠和氢氧化钠溶液，然后加入原水煤浆粉末搅拌均匀；

b、阳极电解池中加入氢氧化钠溶液；

c、往阳极、阴极电解池通入电压，同时搅拌电解池内溶液，进行电解反应；

d、电解反应结束后，将阴极电解池内的产物过滤、洗涤，即得低硫低灰水煤浆固体。

优选的，步骤a中所述阴极电解池中加入偏硼酸钠和氢氧化钠的同时还加入了氯化镍催化剂溶液。

优选的，阴极电解液中，所述氯化镍催化剂溶液的浓度为1～5mmol/L。

优选的，石墨板为阳极，铅板为阴极；所述电解反应中产生的硫化氢导入阳极电解液中，被吸收并加以利用。

优选的，阴极电解液中，所述偏硼酸钠的浓度为5～50g/L，所述氢氧化钠的浓度为1～5g/L，所述原水煤浆浓度为10～60g/L。

优选的，步骤a中所述原水煤浆粉末的含硫量≥0.5％。

优选的，步骤a中所述原水煤浆粉末的粒径为80～140目。

优选的，步骤a中所述搅拌速度≥200rpm。

优选的，步骤c中所述搅拌具体为开启磁力搅拌器以100～500rpm的速率匀速搅拌。

优选的，步骤c中所述通入的电压为2.5～5.0V。

优选的，步骤c中所述电解反应时间为1～5h。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明方法克服传统化学脱硫工艺需要高温高压，条件苛刻，对煤质破坏的缺点，同时能达到一定的脱硫效果；本发明是通过电解质在电极上得失电子实现的，原则上不需要加入其他化学试剂，减少了物质消耗和副反应，提高了反应效率，简化了分离过程；由于电子是最干净的试剂，从而减少了环境的污染，符合绿色电化学工艺。

2、本发明方法在低温常压条件下进行，节约能源，反应温和。

3、本发明方法实现了硼的循环，且脱硫废液得到循环利用，还可以副产氢气，大大降低了成本。

4、本发明方法反应装置简单、易于工业化生产，实现自动化控制。

5、本发明方法可用于水煤浆燃前脱硫。

附图说明