微波聯(lián)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(lián)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(xiàn)不同氣氛條件下含硫組分的反應(yīng)，控制諧振腔的頻率、功率、時間及反應(yīng)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(xiàn)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(zhǔn)確地得到了液體中硫的形態(tài)及其含量；(5)、通過X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準(zhǔn)確地得到脫硫后煤中硫形態(tài)及含量。
【專利說明】微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程含硫組分的分離與檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(lián)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(shù)】
[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(jù)國家的法律、法規(guī)的相關(guān)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(huán)境及產(chǎn)品帶來的負(fù)面影響，如焦煤含硫量過高會影響鋼鐵的質(zhì)量，動力煤含硫量過高會影響空氣質(zhì)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(zhì)量影響較大，在煉焦的過程中會產(chǎn)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(fā)電，導(dǎo)致資源的浪費。認(rèn)識煤中含硫組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點、存在形式、轉(zhuǎn)化規(guī)律是確定經(jīng)濟、高效、溫和脫硫工藝，實現(xiàn)我國煤炭的高效、潔凈化利用的前提。
[0003]現(xiàn)有的煤炭脫硫技術(shù)主要集中在工藝條件的優(yōu)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(guī)律，輻照前后煤中含硫組分?jǐn)?shù)、質(zhì)量平衡及含硫氣體的產(chǎn)生機制不清楚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種實現(xiàn)煤炭的高效、潔凈化利用的微波聯(lián)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(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，具體技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)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(zhǔn)確地得到了液體中硫的形態(tài)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(jié)構(gòu)、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準(zhǔn)確地得到脫硫后煤中硫形態(tài)及含量；所述的X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)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(tài)、含量的變化，或者調(diào)節(jié)諧振腔的頻率、功率、時間及反應(yīng)溫度；或者調(diào)節(jié)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(tài)硫的遷移規(guī)律。
[0012]有益效果:采用上述方案能夠創(chuàng)造各種適宜的試驗反應(yīng)條件，并全面、有效地實現(xiàn)反應(yīng)后的固、液、氣產(chǎn)物，特別是氣體產(chǎn)物的收集，再結(jié)合先進的技術(shù)手段分析輻照前后各產(chǎn)物中含硫組分的數(shù)、質(zhì)量變化，根據(jù)已有的研究成果進行優(yōu)化，進而找到煤中含硫組分(有機硫，無機硫)在各反應(yīng)參數(shù)條件下的變化規(guī)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(zhuǎn)化為氣體和脫除的規(guī)律。通過固、液、氣產(chǎn)物中不同硫形態(tài)的變化規(guī)律，結(jié)合對脫硫中間體的產(chǎn)物組成結(jié)構(gòu)的分析和逆推，探索煤微波脫硫機理和助劑及氣體的調(diào)控方法，優(yōu)化微波脫硫的最佳工藝條件。本發(fā)明對于全面研究煤中含硫組分在不同反應(yīng)條件下對微波的響應(yīng)遷移行為和規(guī)律，含硫氣體的產(chǎn)生機制有良好效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)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(fā)明的微波聯(lián)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(shè)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(tài)硫在輻照條件下發(fā)生不同程度反應(yīng)。反應(yīng)過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導(dǎo)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(zhuǎn)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(tài)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(tài)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(tài)、數(shù)量的變化，找到微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規(guī)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(shè)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(tài)硫在輻照條件下發(fā)生不同程度反應(yīng)。反應(yīng)過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導(dǎo)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(zhuǎn)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(tài)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(tài)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(tài)、數(shù)量的變化，找到微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規(guī)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(shè)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(tài)硫在輻照條件下發(fā)生不同程度反應(yīng)。反應(yīng)過程中逸出的氣體通過三口燒瓶的排氣口 4導(dǎo)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(zhuǎn)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(tài)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(tài)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(tài)、數(shù)量的變化，找到微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規(guī)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(shè)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(tài)硫在輻照條件下發(fā)生不同程度反應(yīng)。反應(yīng)過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導(dǎo)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(zhuǎn)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(tài)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(tài)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(tài)、數(shù)量的變化，找到微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規(guī)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(shè)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(tài)硫在輻照條件下發(fā)生不同程度反應(yīng)。反應(yīng)過程中逸出的氣體通過三口燒瓶I的排氣口 4導(dǎo)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(zhuǎn)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(tài)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(tài)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(tài)、數(shù)量的變化，找到微波聯(lián)合助劑煤炭脫硫過程中含硫組分的遷移規(guī)律。
【權(quán)利要求】
1.一種微波聯(lián)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)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(zhǔn)確地得到了液體中硫的形態(tài)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(jié)構(gòu)、X射線光電子能譜分析對輻照后烘干煤樣的分析，準(zhǔn)確地得到脫硫后煤中硫形態(tài)及含量；所述的X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)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(tài)、含量的變化，或者調(diào)節(jié)諧振腔的頻率、功率、時間及反應(yīng)溫度；或者調(diào)節(jié)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(tài)硫的遷移規(guī)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)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(yè)大學(xué)