[发明专利]过热近临界水中煤氧化脱硫方法与装置

说明书

本发明涉及煤洁净利用技术，属于环境保护技术中的煤燃烧前脱硫领域，具体为一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的工艺和方法，特别适用于含有机硫而难以用通常洗选、重力分选等方法脱硫的高硫煤种。核心方案是使用高温高压过热蒸汽和氧化剂，在工作温度T：400~600℃，工作压力P：10~20MPa条件下对含硫煤粉进行脱硫处理。本发明方案可以适用于各种高硫煤的燃烧前脱硫，有效去除其中以各种形式存在的硫分。与超临界水氧化法相比，本发明的方法能降低对反应器和预热器材料的要求，降低因高压导致反应容器腐蚀带来的经济损失，提高了系统的安全性与稳定性，具有较大的技术经济优势。

技术领域

本发明涉及煤洁净利用技术，属于环境保护技术中的煤燃烧前脱硫领域，具体为一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的工艺和方法，特别适用于含有机硫而难以用通常洗选、重力分选等方法脱硫的高硫煤种。

背景技术

煤炭是最重要的化石燃料之一，在未来的一段时间内以煤炭为主导地位的能源消费格局基本不会改变，但是长期以来煤炭的传统火焰燃烧方式带来严重的环境污染，尤其是其燃烧产生的二氧化硫等空气污染物对人类健康和生态环境威胁很大。随着环保要求日益严格，对煤炭燃烧后烟气的排放标准也越来越严格，原来的烟气脱硫技术已经呈现出难以满足排放标准的趋势。为此，煤的燃烧前脱硫重新受到重视。

煤中主要有四种形态的硫：无机硫（以黄铁矿硫FeS₂为典型代表）、硫酸盐硫、有机硫和单质硫。硫酸盐硫燃烧后直接进入灰烬不用脱除，其余三种形态的硫都会在燃烧中被氧化成为二氧化硫进入烟气，排放后成为空气污染物。目前煤炭的燃烧前脱硫主要是通过煤炭洗选或重力分选去除其中黄铁矿硫FeS₂为典型代表的无机硫。因为黄铁矿硫在煤种通常呈独立弥散分布，且比煤重，比煤硬，所以能够采用简单的物理方法把它从煤种脱除。但是煤中的有机硫通常以各种官能团形式存在，它与煤中的有机质构成复杂的分子，很难用一般的煤炭洗选或重力分选方法脱除。有机硫和单质硫的物理化学特性是通常的煤炭燃烧前脱除技术难以解决的技术障碍，令其迫而止步。

超临界水氧化技术是一种新兴的有机物处理技术，其原理是利用超临界水作为反应介质，压力一般为25MPa~30MPa，使有机物和氧化剂在超临界水介质中发生均相强烈氧化反应。但是该技术中高压所带来的高投资、高能耗、高运行成本问题，以及相关的盐结晶和设备腐蚀两个技术问题严重制约了该技术的普遍推广应用。

为此，本发明公开一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的工艺和方法，在能达到脱硫目的的前提下，还能降低对反应容器材料的要求，降低因高压导致反应器腐蚀带来的经济损失，具有较大的技术经济优势。

发明内容

本发明的目的是为了解决煤中有机硫和单质硫很难用一般的煤炭洗选或重力分选方法脱除的问题，本发明提供了一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的技术方法和装置。

实现本发明的技术方案是，一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的装置，包括工艺水箱、预热器、反应器、氧气罐、降温减压器，所述的工艺水箱通过高压进水泵连接预热器、预热器连接反应器、反应器连接降温减压器，降温减压器连接气液分离器，所述的反应器为圆柱形间歇型反应釜，在反应器内设置若干层带丝网盘的支架，氧气罐通过氧气泵和反应器连接。

实现本发明目的的技术方案是，一种利用过热近临界水氧化脱除煤中硫的方法，使用高温高压过热蒸汽和氧化剂，在工作温度T：400~600℃，工作压力P：10~20MPa条件下对含硫煤粉进行脱硫处理。

本发明方案可以适用于各种高硫煤的燃烧前脱硫，有效去除其中以各种形式存在的硫分。