微波脱硫技术的研究进展_李腾 (1)_能源_化工_工程科技_专业资料.pdf

第 43 卷第 4 期 当 代 化 工 Vol.43，No.4 2014 年 4 月 Contemporary Chemical Industry April， 2014 收稿日期收稿日期 2013-09-13 作者简介作者简介 李腾（1989-） ，男，内蒙古呼伦贝尔人，研究方向环境科学。E-mail996855168。 通讯作者通讯作者 李萍（1961-） ，女，教授，博士，研究方向水处理。E-mailyangchun_bj。 微波脱硫技术的研究进展 李 腾，赵 翠，李 萍 （辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001） 摘 要微波脱硫技术是指在微波辐照的条件下，对含硫物质进行脱硫处理，以达到所需要求。主要介绍 了微波脱硫技术在煤炭、柴油、烟气以及其他领域中的研究进展，并对今后的研究方向给出了建议。 关 键 词微波脱硫；煤炭；烟气；柴油 中图分类号O 426 文献标识码 A 文章编号 1671-0460（2014）04-0608-03 Research Progress in the Microwave Desulfurization Technology LI Teng，ZHAO Cui，LI Ping （ Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China） Abstract The microwave desulfurization is to remove sulfur-containing substance under microwave irradiation to meet necessary requirements. In this paper, research progress in the microwave desulfurization technology in coal, diesel and other fields was introduced, and some suggestions were proposed. Key words Microwave desulfurization; Coal; Flue; Diesel; 随着含硫物质的大量发掘与使用，硫氧化物已 对空气造成严重的污染，为不影响工业生产，需要 对含硫物质进行深层脱硫。2012 年我国发布的轻 工业“十二五”发展规划中指出要加强钢铁行业 对二氧化硫排放总量的控制，加强石油石化、煤炭 化工等行业的二氧化硫治理，石油石化等行业对工 业窖炉也要进行脱硫改造。国内外学者目前对微波 脱硫技术研究较多。笔者介绍了微波技术在煤、柴 油、烟气、橡胶等工业中脱硫的研究进展，并对今 后的微波脱硫技术的发展方向提出了建议，以及为 相关研究提供参考。 1 微波技术的脱硫应用 1.1 微波技术在煤脱硫领域中的应用 我国煤炭多为高硫低品质煤，高硫煤燃烧时产 生的硫氧化物带来严重的环境污染问题。微波驱动 煤炭进行脱硫，主要利用煤炭中的硫铁矿等物质对 微波进行强烈吸收，进而对煤炭中含硫化合物进行 脱硫处理，以达到脱硫的目的。盛宇航 [1]等人进行 了微波辐照脱除煤中硫的试验研究。结果表明微 波功率为 800 W，辐射时间为 7 min 时，以氢氧化 钠为浸提剂，并且浸提剂和煤的比为 41 时，降硫 率可以达到 52.85。另外，煤炭粒度的减小有利于 煤中黄铁矿的解离，增加降硫率。李志峰 [2]等人以 莱钢焦化厂炼焦高硫肥煤煤种为研究对象进行微波 脱硫实验，将高硫肥煤浸渍在 NaOH 溶液中，再经 微波辐照进行脱硫研究， 实验表明 辐照功率为 700 W、辐照时间为 1 min，NaOH 的溶液为 2 mol/L，煤 的粒径为 0.450.6 mm 时，脱硫率可达 42.5。丁 乃东 [3]等人采用微波脱硫技术对煤炭中的硫进行脱 除， 主要考察了试剂种类和浓度、 不同产地的煤种、 粒径、微波辐射条件对微波作用前后煤样中的含硫 量和各相关性质的影响。实验结果表明NaOH 作 为反应试剂的脱硫效果远好于用 H2O2氧化剂的效 果，且浓度为 4 mol/L 时脱硫 60；不同煤种的微 波脱硫效果不同，其中国宏精煤的脱硫效果最好， 为 61.7；当粒径小于 0.45 mm 时，不同粒径煤脱 硫效果均较好；微波辐照时间 35 min 时脱硫效果 最佳，达到 65。魏蕊娣 [4]等人以潞安煤、西山煤、 云南煤和阳泉煤为研究对象，进行微波脱有机硫的 实验，结果表明微波可以选择性的加热矿物质， 超声波可以增加煤和氧化剂的接触面积，而微波和 超声波联合可以提高有机硫的脱除率，且氧化剂配 比VHAc∶V H2O2 1∶1 时，脱硫率最佳，其中 云南煤的脱硫率高达 80。总的来说，微波可以对 煤炭进行脱硫，只是脱硫效果不理想，但是缺少对 单一煤种脱硫效果的探究，此外，还应对微波脱硫 的影响因素做进一步探究。 1.2 微波技术在柴油脱硫中的应用 柴油燃烧后产生的硫氧化物给环境造成了严重 DOI10.13840/21-1457/tq.2014.04.053 第 43 卷第 4 期 李 腾，等微波脱硫技术的研究进展 609 的污染，微波驱动柴油进行脱硫，主要是将柴油中 硫化物氧化，从而增加其在极性溶剂中的溶解度， 在独特的微波加热功效和破乳作用下，加强剂相的 碰撞聚结，实现剂油分离，能够达到有效脱硫的目 的。邱江华 [5]等人研究了微波辐射下的直馏柴油的 氧化脱硫反应，结果表明微波辐射加热脱除二苯 并噻吩、苯并噻吩较水浴加热脱除率提高了 4.2 倍 和 3.8 倍；温度为 70 ℃，微波功率为 400 W，加热 时间为 2 h，萃取剂∶柴油为 1∶4 时，直流柴油的 脱硫率最高，达 69.6。张玲 [6]等人以抚顺石油二厂 0 号柴油为研究对象进行微波脱硫实验， 结果表明 微波功率为 450 W，辐射时间为 10 min，H2O2的体 积分数为 30， H2O2与甲酸同时使用且体积比为 1 1， 萃取剂与油的体积比接近 3 4， 剂油体积比为 1 10，压力增加为 0.5 MPa 时，抚顺石油二厂 0 号柴 油的硫含量从 0.46下降到 0.019，脱硫率高达 95.8，回收率达 99.5。赵杉林 [7]等人以辽河常二 线柴油为基础油，进行微波辐射柴油脱硫的实验研 究。结果表明微波辐射压力为 0.05 MPa，微波辐 射时间为 6 min；微波功率为 375 W 时；氧化剂与 油的体积比为 0.25， 辽河常二线柴油的脱硫率最佳， 达 60.0。后来，邱江华 [8]等人以武汉石化公司直馏 柴油为研究对象，对比微波辐射加热和普通加热法 对直馏柴油的脱硫效果。结果表明微波辐射加热 时，二苯并噻吩、苯并噻吩的脱除率较普通加热时 分别提高了 7.7 倍和 3.7 倍；随催化剂浓度的增大， 微波辐射温度的增高，直馏柴油的脱硫率越高，含 硫量最低降至 379μg/g。 此外，随萃取次数的增加， 柴油脱硫率也有所提高。总的来说，微波可以对柴 油进行脱硫，在该项研究中，氧化剂不同，微波脱 硫效果也不同，应提高氧化剂种类对脱硫效果的影 响的探究。 1.3 微波在烟气脱硫中的应用 烟气中含有大量的硫， 微波驱动烟气进行脱硫， 主要是辐照活性炭对其改性，使其表面形成强有力 的吸附中心，或是利用吸收剂吸收烟气中的 SO2， 将之转化为硫化合物或者单质硫。韩庆虹 [9]等人用 微波连续加热吸收剂的方式处理烧结低浓度烟气， 实验结果表明微波功率、气体流量、精炼炉渣和 粉煤灰的质量配比等对脱硫率均有影响，当微波功 率为 528 W， 气体流量为 0.13 L/h， 精炼炉渣和粉煤 灰的质量比 21，烟气含水量为 1.5 g/m 3，反应温度 700 ℃时，脱硫率达到最佳，为 60。唐宝华 [10]用 微波技术处理重庆化学试剂厂颗粒状活性碳，进行 烟气脱硫实验，结果表明微波可有效的改善活性 炭的脱硫能力，微波功率为 1 000 W 时，活性炭的 吸附性最好，脱硫效果最佳，达到 70；同时在活 性炭上添加金属元素可以有效地提高二氧化硫的脱 硫率；硝酸银浸渍的时间越长，SO2的脱硫率越高， 综合各因素考虑，最佳浸渍时间为 2 h。马双忱 [11] 等人利用活性炭吸附/微波解吸脱除烟气中 SO2，结 果表明微波功率达到 630 W，辐照时间为 9 min 时，脱硫效率高达 99。后来，马双忱 [12]等人将微 波改性活性炭用于烟气脱硫脱硝的实验， 结果表明 经过微波处理后的活性炭对 SO2、NOx的吸附性能 提高，数据显示，烟气停留时间延长，且活性炭吸 附容量提高了 4.3 倍；在微波作用下，KOH 浓度越 高，活性炭吸附能力越差。总的来说，微波可以对 烟气进行脱硫，但脱硫时间较长，应加以探究催化 剂在脱硫效果上的影响。 1.4 微波技术在其他领域中的脱硫应用 微波脱硫技术除了在煤、柴油、烟气等领域有 应用外，近年来在金属矿物脱硫、废旧橡胶脱硫、 炼炉渣脱硫等方面也有学者进行了研究。孟彩云 [13] 等人以云南天然橡胶产业股份有限公司的天然橡胶 （NR） ，江苏虹磊橡胶有限公司的轮胎胶粉WRP 为研究对象，进行了微波脱硫的实验。结果表明 微波功率增大， 微波辐射时间增长， 脱硫效果越佳， 且微波功率为 750 W、辐射时间为 60 s 时，所得橡 胶性能最好。韩庆虹 [14]等人通过微波工艺对精炼炉 渣和粉煤灰进行了同时脱硫脱氮的实验， 结果表明 增加微波功率和加热时间促使吸附剂的比表面积和 孔隙率增加，当微波功率为 528 W，加热时间为 20 min，且精炼炉渣和粉煤灰的配比为 2∶1 时，脱硫 效率最佳，为 90.9。梁佰战 [15]等人以重庆某矿区 高硫铝土矿为研究对象，在微波的照射下进行铝土 矿的脱硫试验。试验探究微波辐照温度、铝土矿粒 度等因素对铝土矿的脱硫影响，结果表明铝土矿 进行微波加热，且温度达到 500 ℃时，脱硫率达到 96.17；当铝土矿粒度为 0.108 50.107 6 mm 时,氧 化铝溶出率高达 98.17。总的来说，微波技术在工 业脱硫中已有应用，但探究影响脱硫效果的因素不 全面，应增加各影响因素进行综合性实验探究。 2 结 论 微波脱硫技术是脱硫工业中的重要研究课题。 本文对近年来国内外的微波脱硫技术做出了综述， 结合目前现有的工业水平，给出如下几点建议目 前微波脱除煤炭中有机硫的研究较为成熟，但是影 响煤炭脱硫效果的因素较少，且应在煤炭脱硫率的 610 当 代 化 工 2014 年 4 月 基础上加以提升煤炭的回收率；微波脱除柴油中硫 的研究中，氧化剂的脱硫效果较为明显，应加以改 变氧化剂进行探究，此外，还应对原油、汽油以及 煤油加以探究，同时，微波处理后的燃料油的性能 也应加以探究；微波烟气脱硫中脱硫率较低，应在 添加催化剂的方向上加以探究。 参考文献 ［1］盛宇航，陶秀祥，许宁.煤炭微波脱硫影响因素的试验研究[J].中国 煤炭,2012,38480-82. ［2］李志峰，林七女，孙业新,等.高硫炼焦煤脱硫技术的研究[J].燃料与 化工,2011,4234-6. ［3］丁乃东，傅家伟，李兆鑫,等.微波驱动的煤炭脱硫研究[J].煤质技 术,2010,16449-52. ［4］魏蕊娣，米杰.微波氧化脱除煤中有机硫[J].山西化工,2011，31 （2） 1-10. ［5］邱江华，王光辉，卢本才,等.微波辐射磷钼酸铈盐催化柴油氧化脱 硫研究[J]. 武汉科技大学学报,2009,325538-542. ［6］张玲，李萍，张起凯,等.微波作用下柴油脱硫新方法的研究[J].化工 科技,2007，15113-16. 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