微波聯合助劑煤炭脫硫過程含硫組分的分離與檢測方法
【專利摘要】一種微波聯合助劑煤炭脫硫過程的含硫組分分離與檢測的方法，屬于煤中含硫組分分離與檢測的方法。(1)、待測煤樣與不同濃度、不同種類的助劑通過加藥口置于三口燒瓶中，將藥劑與煤樣攪拌均勻并密封，三口燒瓶1放入諧振腔中；(2)、通過圓底燒瓶通氣口通入氣體，實現不同氣氛條件下含硫組分的反應，控制諧振腔的頻率、功率、時間及反應溫度；(3)、諧振腔輻照后，煤中逸出無法直接測定的含硫氣體，通過集氣袋的收集實現了用氣相色譜-火焰光度檢測儀對含硫氣體種類、總量的測定；(4)、通過離子色譜對濾液和洗液的分析，準確地得到了液體中硫的形態及其含量；(5)、通過X射線吸收近邊結構、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準確地得到脫硫后煤中硫形態及含量。
【專利說明】微波聯合助劑煤炭脫硫過程含硫組分的分離與檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤中含硫組分分離與檢測的方法，特別是一種微波聯合助劑煤炭脫硫過程的含硫組分分離與檢測的方法。
【背景技術】
[0002]我國煤炭資源豐富，但是煤中硫含量變化很大。隨著煤炭開采的進一步加深，高硫煤所占的份額逐漸增加；另一方面根據國家的法律、法規的相關要求，煤炭在使用前硫含量必須滿足要求，以降低含硫煤在使用過程中對環境及產品帶來的負面影響，如焦煤含硫量過高會影響鋼鐵的質量，動力煤含硫量過高會影響空氣質量形成酸雨等。由于高硫焦煤、月巴煤中較高的硫含量對焦炭的質量影響較大，在煉焦的過程中會產生H2S, SO2等有毒有害氣體，因不能作為煉焦煤來使用，而不得不用來燃燒發電，導致資源的浪費。認識煤中含硫組分的化學結構特點、存在形式、轉化規律是確定經濟、高效、溫和脫硫工藝，實現我國煤炭的高效、潔凈化利用的前提。
[0003]現有的煤炭脫硫技術主要集中在工藝條件的優化，忽略了對逸出的氣體收集及分析，不能全面闡釋煤中含硫組分的遷移規律，輻照前后煤中含硫組分數、質量平衡及含硫氣體的產生機制不清楚。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是要提供一種實現煤炭的高效、潔凈化利用的微波聯合助劑煤炭脫硫過程的含硫組分分離、收集與檢測的方法。
[0005]本發明的目的是這樣實現的，具體技術方案如下:
[0006](I)、待測煤樣與不同濃度、不同種類的助劑通過加藥口置于三口燒瓶中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶放入諧振腔中中；所述的助劑為堿性助劑氫氧化鈉(NaOH)或酸性助劑雙氧水(H2O2)、乙酸(CH3COOH)的混合液；所述的固液比范圍由1:5至1:20
[0007](2)、通過圓底燒瓶通氣口通入不同流速氣體，控制諧振腔的頻率、功率、時間及反應溫度；所述氣體為氮氣(N2)或氫氣(H2),氣體流速為0.2L/min?2L/min ;所述的諧振腔的頻率為915MHz和2450MHz ;所述的反應溫度控制在(TC到1000°C;所述的時間為Omin至60min ;所述的功率為OW至1200W ；
[0008](3)、諧振腔輻照后，煤中逸出無法直接測定的含硫氣體，通過集氣袋的收集實現了用氣相色譜-火焰光度檢測儀對含硫氣體種類、總量的測定；所述的無法直接測定的含硫氣體為:硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、羰基硫(COS);所述的氣相色譜-火焰光度檢測儀的英文縮寫為GC-FPD ；
[0009](4)、通過離子色譜對濾液和洗液的分析，準確地得到了液體中硫的形態及其含量如SO24' S2-的含量；所述離子色譜英文縮寫為IC
[0010](5)、通過X射線吸收近邊結構、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準確地得到脫硫后煤中硫形態及含量；所述的X射線吸收近邊結構的英文縮寫為XANES ;所述的X射線光電子能譜分析的英文縮寫為XPS ；
[0011](6)、通過對比輻照前后煤中硫不同形態、含量的變化，或者調節諧振腔的頻率、功率、時間及反應溫度；或者調節不同種類的助劑濃度、固液比；或者控制不同濃度、不同種類氣體流速，得到煤中不同形態硫的遷移規律。
[0012]有益效果:采用上述方案能夠創造各種適宜的試驗反應條件，并全面、有效地實現反應后的固、液、氣產物，特別是氣體產物的收集，再結合先進的技術手段分析輻照前后各產物中含硫組分的數、質量變化，根據已有的研究成果進行優化，進而找到煤中含硫組分(有機硫，無機硫)在各反應參數條件下的變化規律，以及無機硫如黃鐵礦，有機硫如硫醇、硫醚、二硫醚、噻吩及其衍生物、砜、亞砜等轉化為氣體和脫除的規律。通過固、液、氣產物中不同硫形態的變化規律，結合對脫硫中間體的產物組成結構的分析和逆推，探索煤微波脫硫機理和助劑及氣體的調控方法，優化微波脫硫的最佳工藝條件。本發明對于全面研究煤中含硫組分在不同反應條件下對微波的響應遷移行為和規律，含硫氣體的產生機制有良好效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的工藝流程圖。
[0014]圖中，1、三口燒瓶；2、加藥口 ；3、通氣口 ；4、排氣口 ；5、集氣袋；6、諧振腔；7、離子色譜(IC) ;8、真空泵；9、布氏漏斗；10、烘箱；11、電子分析天平。
【具體實施方式】
[0015]本發明的微波聯合助劑煤炭脫硫過程含硫組分的分離與檢測方法，具體步驟如下:
[0016] 實施例1:將6g某空干基焦煤與15mL400g/L NaOH溶液通過加藥口 2放入三口燒瓶I中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶I放入諧振腔6中，在通氣口 3通入0.2L/min的H2并設定諧振腔的溫度為100°C時間為lOmin、功率為100W，頻率為2450MHz，使煤中不同形態硫在輻照條件下發生不同程度反應。反應過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導出并由集氣袋5收集，用GC-FPD法進行檢測得出不同含硫氣體的濃度和總量；微波輻照后的煤液混合樣用真空泵8連接布氏漏斗9抽濾，去離子水洗滌至中性并轉移至烘箱10烘干(參照GB/T212-2008)，得到空氣干燥基樣品，用電子分析天平11稱重，再進行XPS、XANES分析得到殘余煤中不同形態硫的含量；濾液和洗液混合后用離子色譜7檢測。未被微波輻照煤樣進行XANES、元素分析，得到各形態硫的含量。通過含硫組分的分離收集和檢測比較輻照前后煤中硫形態、數量的變化，找到微波聯合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規律。實施例2:將6g某空干基焦煤與80mLH202和CH3COOH的混合溶液(VH2Q2: Vamra =1:1)通過加藥口 2放入三口燒瓶I中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶I放入諧振腔6中，在通氣口 3通入2L/min N2并設定諧振腔的溫度為550°C、時間為35min、功率為650W，頻率為915MHz，使煤中不同形態硫在輻照條件下發生不同程度反應。反應過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導出并由集氣袋5收集，用GC-FPD法進行檢測得出不同含硫氣體的濃度和總量；微波輻照后的煤液混合樣用真空泵8連接布氏漏斗9抽濾，去離子水洗滌至中性并轉移至烘箱10烘干(參照GB/T212-2008)，得到空氣干燥基樣品，用電子分析天平11稱重，再進行XPS、XANES分析得到殘余煤中不同形態硫的含量；濾液和洗液混合后用離子色譜7檢測。未被微波輻照煤樣進行XANES、元素分析，得到各形態硫的含量。通過含硫組分的分離收集和檢測比較輻照前后煤中硫形態、數量的變化，找到微波聯合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規律。
[0017]實施例3:將6g某空干基焦煤與45mL200g/LNa0H溶液通過加藥口 2放入三口燒瓶I中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶I放入諧振腔6中，在通氣口 3通入lL/min的H2并設定諧振腔的溫度為1000°C、時間為35min、功率為1200W，頻率為2450MHz，使煤中不同形態硫在輻照條件下發生不同程度反應。反應過程中逸出的氣體通過三口燒瓶的排氣口 4導出并由集氣袋5收集，用GC-FPD法進行檢測得出不同含硫氣體的濃度和總量；微波輻照后的煤液混合樣用真空泵8連接布氏漏斗9抽濾，去離子水洗滌至中性并轉移至烘箱10烘干(參照GB/T212-2008)，得到空氣干燥基樣品，用電子分析天平11稱重，再進行XPS、XANES分析得到殘余煤中不同形態硫的含量；濾液和洗液混合后用IC(離子色譜)7檢測。未被微波輻照煤樣進行XANES、元素分析，得到各形態硫的含量。通過含硫組分的分離收集和檢測比較輻照前后煤中硫形態、數量的變化，找到微波聯合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規律。
[0018]實施例4:將6g某空干基焦煤與25mLH202和CH3COOH的混合溶液(VH2Q2: Vch3cooh =4:1)通過加藥口 2放入三口燒瓶I中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶I放入諧振腔6中，在通氣口 3通入0.5L/min N2并設定諧振腔的溫度為300°C、時間為60min、功率為300W，頻率為915MHz，使煤中不同形態硫在輻照條件下發生不同程度反應。反應過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導出并由集氣袋5收集，用GC-FH)法進行檢測得出不同含硫氣體的濃度和總量；微波輻照后的煤液混合樣用真空泵8連接布氏漏斗9抽濾，去離子水洗滌至中性并轉移至烘箱10烘干(參照GB/T212-2008)，得到空氣干燥基樣品，用電子分析天平11稱重，再進行XPS、XANES分析得到殘余煤中不同形態硫的含量；濾液和洗液混合后用離子色譜7檢測。未被微波輻照煤樣進行XANES、元素分析，得到各形態硫的含量。通過含硫組分的分離收集和檢測比較輻照前后煤中硫形態、數量的變化，找到微波聯合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規律。
[0019]實施例5:將6g某空干基焦煤與50mLH202和CH3COOH的混合溶液(VH2Q2: Vch3cooh =I: 3)通過加藥口 2放入三口燒瓶I中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶I放入諧振腔6中，在通氣口 3通入lL/min N2并設定諧振腔的溫度為800°C、時間為60min、功率為800W，頻率為2450MHz，使煤中不同形態硫在輻照條件下發生不同程度反應。反應過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導出并由集氣袋5收集，用GC-FH)法進行檢測得出不同含硫氣體的濃度和總量；微波輻照后的煤液混合樣用真空泵8連接布氏漏斗9抽濾，去離子水洗滌至中性并轉移至烘箱10烘干(參照GB/T212-2008)，得到空氣干燥基樣品，用電子分析天平11稱重，再進行XPS、XANES分析得到殘余煤中不同形態硫的含量；濾液和洗液混合后用離子色譜7檢測。未被微波輻照煤樣進行XANES、元素分析，得到各形態硫的含量。通過含硫組分的分離收集和檢測比較輻照前后煤中硫形態、數量的變化，找到微波聯合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規律。
【權利要求】
1.一種微波聯合助劑煤炭脫硫過程含硫組分的分離與檢測方法，其特征是:包括如下步驟: (1)、向待測煤樣與助劑，以不同固液比通過加藥口置于三口燒瓶中，攪拌均勻并密封，三口燒瓶放入諧振腔中中；所述的助劑為堿性助劑氫氧化鈉(NaOH)或酸性助劑雙氧水(H2O2)、乙酸(CH3COOH)的混合液；所述的NaOH溶液濃度范圍為5g/L?400g/L ;所述雙氧水、乙酸的混合液體積比范圍VH2ffi為1:4?4:1 ;所述的固液比范圍由1:5?1:20 ； (2)、通過圓底燒瓶通氣口通入不同流速氣體，控制諧振腔的頻率、功率、時間及反應溫度；所述氣體為氮氣(N2)或氫氣(H2)，氣體流速為0.2L/min?2L/min ;所述的諧振腔的頻率為915MHz和2450MHz ;所述的反應溫度控制在(TC到1000°C ;所述的時間為Omin至60min ;所述的功率為OW至1200W ； (3)、諧振腔輻照后，煤中逸出無法直接測定的含硫氣體，通過集氣袋的收集實現了用氣相色譜-火焰光度檢測儀對含硫氣體種類、總量的測定；所述的無法直接測定的含硫氣體為:硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、羰基硫(COS);所述的氣相色譜-火焰光度檢測儀的英文縮寫為GC-FPD ； (4)、通過離子色譜對濾液和洗液的分析，準確地得到了液體中硫的形態及其含量如SO S2-的含量；所述離子色譜英文縮寫為IC ； (5)、通過X射線吸收近邊結構、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準確地得到脫硫后煤中硫形態及含量；所述的X射線吸收近邊結構的英文縮寫為XANES ;所述的X射線光電子能譜分析的英文縮寫為XPS ； (6)、通過對比輻照前后煤中硫不同形態、含量的變化，或者調節諧振腔的頻率、功率、時間及反應溫度；或者調節不同種類的助劑濃度、固液比；或者控制不同濃度、不同種類氣體流速，得到煤中不同形態硫的遷移規律。
【文檔編號】G01N1/28GK103995070SQ201410226688
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】陶秀祥, 曾維晨, 許寧, 蔣松, 屈進州, 唐龍飛, 楊彥成, 梁珂艷, 蔣莉, 亢旭 申請人:中國礦業大學