【煤脱硫技术】煤燃前脱硫技术

煤是结构复杂的混合物，煤中硫化物种类庞杂。根据在煤中存在形态不同，煤中硫可分为有机硫和无机硫两大类。无机硫为煤中矿物质，主要有3种存在形态:黄铁矿硫(FeS2)，硫酸盐硫(主要是CaSO4和FeSO4等)和单质硫(S6、S7、S8等)，煤中无机硫含量与其变质程度关系不大。硫与有机质分子交联形成有机硫存在于煤中。煤中有机硫约占煤中总硫量的1/2甚至更多。按结构不同，大致可分为脂肪族硫化物、芳香族硫化物和杂环硫化物。

目前常见的煤炭燃前脱硫技术是根据煤炭开发利用的相应阶段,采用物理脱硫、化学脱硫和生物脱硫工艺，实施煤炭的燃前脱硫、燃中固硫、燃后脱硫。燃前分选脱硫比较经济，但煤中无机硫脱除效率较低；燃中固硫主要是在煤中添加固硫剂将含硫物固定在煤渣中，投资少、运行费用低、不产生废气，但对炉膛温度有一定要求，且脱硫效率很低；燃后脱硫主要是烟气脱硫技术，脱硫效率较高，但工艺过程复杂，投资及运行费用较高，且占用场地较大。

物理脱硫是根据煤炭与含硫化合物在表面化学性质、电性、磁性和密度等方面的差异而去除煤中无机硫的方法。常用方法有重选法、浮选法、电选法、选择性絮凝法、磁选法干选法、微波处理法和辐射脱硫法等。物理脱硫具有工艺简单、成本相对较低、易于大规模生产等优势，但仅能脱除煤中的无机硫，对有机硫几乎没有脱除效果，不适于燃前脱硫。

化学脱硫主要是利用氧化剂将硫氧化或置换出来从而达脱硫的目的,是一种不受煤种限制的超低硫煤制备方法。化学法脱硫效率较高,能脱除大部分无机硫和相当部分的有机硫。该方法大体可分为热压浸出法、常压气体湿法、溶剂法、高温热解气体法、化学破碎法等几大类，部分研究成果中，还采用了微波辐射强化化学脱硫过程。热压浸出法主要有以下3种：热碱液浸出法、Meyers法和氧化法脱硫。热碱液浸出法又称水热法,是用Na2CO34%～10%和Ca(OH)22%的混和水溶液为浸出剂，可将煤中硫铁矿转化为可溶性硫化物、硫代硫酸盐、有机硫转化为硫化氢,从而达到脱硫的目的。Meyers法是利用Fe2(SO4)3中3价铁的氧化性将硫铁矿转化为可溶性的FeSO4，对有机硫不起作用。氧化法脱硫是利用空气在较高的温度和压力下氧化煤中的硫铁矿和有机硫生成可溶性的硫酸盐或硫酸。常压气体湿法主要有以下两种:KVB法和氯解法。KVB法是在常压下利用NO2选择性氧化煤中含硫组分，并以水洗或热碱液处理后再水洗除去煤中的硫。氯解法也称JPL法，在氯化作用下，硫铁矿可被氧化为氯化铁和硫酸，有机硫可被氧化为磺酸或硫酸。溶剂法主要有以下3种：熔融碱法、有机溶剂抽提法和超临界流体萃取法。熔融碱法是用熔融碱进行脱硫，熔融碱能与煤中的矿物质、有机硫反应生成可溶性物质，从而得到净化煤，甚至可以得到超净化煤。有机溶剂抽提法中目前比较成熟的是全氯乙烯脱硫工艺，它是利用全氯乙烯萃取煤中的有机硫，而硫铁矿和其他矿物质则利用重力浮沉除去，萃取液中其它烃类化合物含量小于原煤有机质的0.5%。超临界流体萃取法用于脱硫是近年出现的新方法，在煤中加入甲醇和乙醇，利用醇中的氢键和偶极引力，增加对煤中有机物的溶解能力以达到脱硫目的。该法主要用于脱有机硫，脱硫率可达57.8%。高温热解气体法是利用加氢反应，在高温高压下将煤中的硫转化为硫化氢，以生产洁净半焦为目的。该法可大幅度提高焦油、粗苯的回收率，便于化工利用。化学破碎法是利用一种低分子量化合物(通常用液氨或浓氨水)迅速渗透到煤中天然裂缝中，并破坏了煤中的结合键，从而使煤沿着层理面以及矿物质与煤有机质的结合面出现选择性破碎。

煤炭生物脱硫技术主要指微生物脱硫，即在常温常压下利用微生物代谢过程的氧化还原反应选择性地除去煤中有机硫和无机硫从而达到脱硫目的。其优点是既能脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫，又能脱除部分有机硫，且投资少,运行成本低，脱硫效果好。不足是占用场地大，时间长，且微生物细菌对环境含氧量、温度、湿度、压力的适应性有限制。目前,比较成熟的生物脱硫技术主要有浸出脱硫法、表面改性法、生物浮选法、生物选择性絮凝法，但没有一种方法在工业上大面积使用。

相对于其它过程中的脱硫比如反应中固硫和反应后燃烧后脱硫，燃前脱硫或者反应前脱硫都有巨大的优势，但是目前的技术来说仅仅物理脱硫技术可以达到广泛应用，但其也具有相当的煤种选择性。化学脱硫的方式费用过高是其不能广泛应用的症结所在。生物脱硫的反应时间有时需要长达一年，是制约其发展的关键因素。如果我们能够结合各个方式方法的优点进行组合处理，那么各自的优势就发挥出来了。

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