Спосіб знесірчення вугілля

Винахід відноситься до технології термічної переробки сіркомісткого вугілля. Спосіб може використовуватись у вугільній та теплоенергетичній промисловостях для зниження вмісту сірки у вугіллі. Відомий спосіб низькотемпературного знесірчення вугілля нагріванням до температури 623К під вакуумом в атмосфері паро-повітряної суміші в обертовій реторті (печі) періодичної дії на протязі 4 - 8 годин. Недоліком цього способу е відсутність регламентації кисню у паро-повітряній суміші, наявність крупних фракцій вугілля та відносно низької температури, періодичності процесу, що безумовно приводить до зниження ефективності процесу знесірчення, появи у піролізних газах різних сполук сірки. Завданням даного винаходу є розробка способу знесірчення вугілля, який дозволить: вести селективне вилучення піритної сірки з вугілля при мінімальному вигоранні органічної маси вугілля; переводити всю вилучену сірку в диоксид, концентрація якого в піролізних газах (відпрацьованому оксиданті) дозволяє вилучати його одним із відомих методів, тобто застосування даного способу дозволить одержати високоякісне вугілля з малим вмістом сірки. В основу пропонованого винаходу покладено той факт, що основний вклад в сірчистість вугілля більшості родовищ вносить пірит. Кристали піриту від декількох міліметрів до субмікроскопічних розмірів розсіяні менш-більш рівномірно по всій масі вугілля. Серед інших сіркових сполук, що містяться у вугіллі (сульфати і органічні сполуки сірки), пірит є найменш термодинамічно стійкою речовиною, яка порівняно легко оксидується при певних умовах з утворенням виключно доксиду сірки. Складність проблеми полягає в тому, щоб в процесі знесірчування запобігти процесам оксидації (вигоранню) та термічного розкладу органічної маси вугілля, які приводять до зниження якості (зменшення теплоти згорання) знесірченого вугілля. Поставлене завдання вирішується наступним чином. Вихідне вугілля (переважно з високим вмістом піритної сірки) подрібнюється до розмірів не більше 0,2мм і подається в реактор, в якому нагрівається до температури 573 - 673К і протягом 30 - 60хв обробляється паро-повітряною сумішшю. Обробка здійснюється при атмосферному тиску, а співвідношення пара : повітря регулюється таким чином, щоб концентрація кисню в паро-повітряній суміші підтримувалася в межах 8 - 14об.%. При обробці вугілля паро-повітряною сумішшю, у вказаних вище умовах, вдається селективно вилучати з вугілля практично всю (96 - 99%) піритну сірку, яка повністю переходить у газову фазу у вигляді диоксиду сірки. Концентрація диоксиду сірки досить висока (3 - 7об.%), що дозволяє легко вилучати його з газу з наступною переробкою в сірчану кислоту або в інші сірковмісні сполуки. Органічна маса вугілля при цьому не зазнає змін. Свідченням цьому є незначне (3 - 5%) зростання зольності вугілля. Приклад конкретного виконання Пробу вугілля масою 5г поміщали в спеціальний мішечок, виготовлений з скловолокна, яке легкопроникне для газів. Мішечок з вугіллям поміщали в кварцевий реактор, попередньо нагрітий до температури 573 673К. Температура в реакторі підтримувалась при допомозі електропечі. В реактор подавали попередньо нагріту до температури реакції паро-повітряну суміш протягом 30 - 60 хв. Склад пароповітряної суміші регулювали таким чином, щоб концентрація кисню в ній підтримувалася в межах 8 - 14об.%. Після завершення процесу припиняли подачу паро-повітряної суміші, а одержане термовугілля і газ аналізували. В знесірченому вугіллі (термовугіллі) визначали вміст загальної піритної сірки, а в газі визначали вміст диоксиду сірки. В табл.1 приведені конкретні результати знесірчення вугілля в конкретних умовах. Для прикладу взята проба пісного вугілля марки "П" Донецького басейну. Характеристика цього вугілля приведена в табл.2. В табл.2 приведені також характеристики газового вугілля марки "Г" і антрациту "А". В цій же таблиці приведені характеристики цих трьох марок вугілля після знесірчення в однакових умовах (близьких до оптимальних), а також показана, ступінь знесірчення вугілля, якого при цьому досягнуто. Таким чином, використання пропонованого способу знесірчування вугілля дає змогу одержувати високоякісне вугілля з малим вмістом сірки і газ з високим вмістом диоксиду сірки, що дає змогу утилізувати сірку, вилучену з вугілля.