适用于炼焦或煤气生产过程中所产煤气的脱硫方法

本发明涉及一种煤气脱硫方法，特别是涉及一种适用于炼焦或煤气生产过程中所产煤气的脱硫方法。

中国每年生产近1．3亿吨焦炭，其中只有不足30％的焦炭生产采用脱硫技术，大部分生产焦炭的焦化厂未采取任何脱硫措施。除专门生产煤气的焦化厂之外，一般的焦化厂所产生的高硫煤气都直接用作燃料气，最终产生相对于煤气硫浓度较低的废气，使得后续废气脱硫更加困难。我国因炼焦每年向大气中排放的硫化物相当于48万吨的SO₂，约占全社会排放SO₂的2．5％，对大气环境造成极大的污染。

目前国内外，对煤气的脱硫技术，无论是干法还是湿法，均是对煤气进行单独的脱硫处理，脱硫处理设备占炼焦厂总投资的1／5左右，脱除1当量吨SO2的运行费用为1600元人民币左右，而且庞大的设备需要占用很大空间。投资大、运行费用高及所占厂房空间大，是我国煤气脱硫处理率低的主要原因。

因此，研究开发高效、廉价、易行的脱硫剂和脱硫工艺刻不容缓。对高温脱硫剂的开发，世界各国进行了广泛的探索性研究。脱硫剂多选自金属氧化物以及载型分子筛，按物系大致可分为钙镁系、铁系、铜系、锌系以及其他物系。铁系脱硫剂相比之下是现行高温脱硫方法中较为有前途的一种，其原料来源丰富，价格低廉，适于高温使用，但存在着脱硫剂需要造粒，需建设一套脱硫装置、增加投资等缺点。铜系脱硫剂的H₂S平衡浓度低，脱硫效率虽高，但其价格较贵。钙镁系如煅烧过的白云石(MgO，CaO)在700℃以上显示最好的活性，反应沿途径进行，700℃以下则同CO₂作用，脱硫反应沿进行，活性大大下降，高温加剧了脱硫剂的老化，而生成的固体产物，易造成管道堵塞、磨损，阻碍正常的生产运行等缺点。

美国专利US005271907A，采用了同时使用SnO₂脱硫剂及CuO、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、ZnO、ZnFe₂O₄所组成的混合型金属氧化物两种脱硫剂。即产出的煤气首先用SnO₂进行脱硫之后，再使用CuO、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、ZnO、ZnFe₂O₄所组成的混合型金属氧化物脱硫剂进一步脱硫。SnO₂能吸收高浓度的H₂S，混合型金属氧化物脱硫剂中的ZnFe₂O₄能吸收低浓度的H₂S，二者结合使用有很高的脱硫效果。可以将煤气中H₂S浓度从30000ppm降至1000ppm(SnO₂)，再降至20ppm(ZnFe₂O₄)。但该法工艺流程比较复杂，操作环节多，难以控制，而且投资高。采用该法脱硫必须建立一套完整的脱硫系统、脱硫剂再生系统和脱硫剂造粒系统。

本发明的目的在于：提供一种于原料煤中添加缚硫剂的适用于炼焦或煤气生产过程中所产煤气的脱硫方法，该方法克服了上述已有脱硫技术的诸多缺点，提供一种在炼焦厂或煤气厂不增加设备投资、不改变现有工艺流程的情况下，将缚硫剂按比例混合于原料煤中，在煤的焦化或煤气化过程中缚硫剂挥发与煤气中的气体硫化物发生反应生成固相硫化物，沉积于炉尘中，从而达到煤气的脱硫目的。

本发明实施方案如下：

本发明提供的适用于炼焦或煤气生产过程中所产煤气的脱硫方法，其特征在于：在炼焦厂或煤气厂原设备、原工艺流程不变的情况下，在配煤时，将缚硫剂按比例混合于原料煤中，在煤的焦化或煤气化过程中缚硫剂挥发与煤气中的气体硫化物发生反应生成固相硫化物，沉积于炉尘中，而生产出不含硫化物或硫化物含量极低的煤气；所采用的缚硫剂包括工业氧化锌或／和含氧化锌、氧化铅和氧化铁的工业粉尘或矿物，其缚硫剂的加入量视原料煤的含硫量和所要求的煤气脱硫率而定，原料煤中缚硫剂的加入量按下式计算：

缚硫剂的加入量(kg)=R×(氧化锌分子量×氧化铅分子量×原料煤的硫含量(wt％)×硫的挥发率(％)×要求煤气脱硫率(％)÷硫的原子量)÷(氧化铅分子量×缚硫剂中氧化锌含量(wt％)+氧化锌分子量×缚硫剂中氧化铝含量(wt％))×原料煤的公斤数，式中R为过量系数，取0．8～1．4，(wt％)为重量百分比。

本发明优点：本发明提供的适用于炼焦或煤气生产过程中煤气的脱硫方法，不需要炼焦厂或煤气厂增加设备，也不需要改变现有工艺流程，只需将缚硫剂在配煤工段加入原料煤中即可，工艺简单、操作方便，而且可以直接制得不含硫化物或硫化物含量极低的煤气，同时还可以降低所产焦炭的含硫量，生产出优质焦炭。

实施例1

模拟某炼焦厂炼焦生产工艺，并采用本发明提供的适用于炼焦或煤气生产过程中所产煤气的脱硫方法进行炼焦。炼焦用的原料煤的含硫量为0．64％，实验测得在炼焦条件下硫的挥发率为40％、所要求的煤气脱硫率为99％，使用的缚硫剂为工业氧化锌灰(其氧化锌含量为工业氧化锌灰总重量的90％)，其具体步骤是：

1．按本发明提供的计算式计算出所需缚硫剂的数量

缚硫剂的加入量(kg)=R×(氧化锌分子量×氧化铅分子量×原料煤的硫含量(wt％)×硫的挥发率(％)×所要求的煤气脱硫率(％)÷硫的原子量)÷(氧化铅分子量×缚硫剂中氧化锌含量(wt％)+氧化锌分子量×缚硫剂中氧化铅含量(wt％))×原料煤的公斤数；

硫的分子量为32，氧化锌的分子量为81，氧化铝的分子量为123，R取1．4，将上述各数据代入式中，便可算出所需的缚硫剂的数量；

2．将上述所需的缚硫剂，即工业氧化锌灰(氧化锌含量为工业氧化锌灰总重量的90％)均匀混配到原料煤中，在炼焦厂原设备、原工艺流程不变的的情况下，用混配有缚硫剂的原料煤进行炼焦，在煤的焦化工程中，缚硫剂挥发与煤气中的气体硫化物发生反应生成固相硫化物，沉积于炉尘中，生产出不含硫化物或硫化物含量极低的煤气和硫化物含量极低的优质焦炭。

之后，对其结果进行检测，结果检测结果见附图1：

图中横坐标表示时间(min)，纵坐标分别表示温度(℃)和煤气中H₂S浓度(mg／m³)，曲线T为炼焦过程的升温曲线，曲线A为使用加入缚硫剂的原料煤进行炼焦时，所产煤气中H₂S含量的检测结果曲线，曲线0为使用不加缚硫剂的原料煤进行炼焦时，所产煤气中H₂S含量的检测结果曲线。相比之可以看出：使用不加缚硫剂的原料煤进行炼焦时，所产煤气中H₂S含量高达12200mg／m³，而使用加缚硫剂的原料煤进行炼焦时，所产煤气中H₂S几乎检测不到H₂S；与不加缚硫剂相比，焦炭中含硫略有降低，由0．497％降为0．468％；焦炭中仅有微量缚硫剂残留，其含量为0．08％；焦油中仅有微量缚硫剂元素，其含量为0．18％；另外，脱硫成本大大低于目前其它方法。

实施例2

试验条件同实施例1，只改变缚硫剂成分和缚硫剂的过量系数R，缚硫剂由工业氧化锌灰和含氧化锌、氧化铅和氧化铁的工业粉尘废弃物构成，其重量百分比为：氧化锌占42．1％，氧化铅占2．5％，氧化铁占20．8％，其余为杂质，所要求的煤气脱硫率为95％，过量系数R取值为1．05。其具体步骤同实施例1

试验结果：试验结果与实施例1相近，煤气中H₂S浓度的检测结果见图中曲线B。

实施例3

试验条件同实施例1，只改变缚硫剂成分和过量系数R，其缚硫剂为氧化锌、氧化铅和氧化铁的工业粉尘废弃物，其重量百分比为：氧化锌占15．3％，氧化铅占3．6％，氧化铁占30．4％，其余为杂质，所要求的煤气脱硫率为60％，过量系数R取0．80，其具体步骤同实施例1。

试验结果：煤气中H₂S含量检测结果见图中曲线C，脱硫效果与实施例1相近，由于所要求煤气脱硫率较低，因此煤气中仍有一定含量的硫化物。