微波脫硫技術(shù)的研究進(jìn)展

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

微波脫硫技術(shù)的研究進(jìn)展

李 騰，趙 翠，李 萍

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

微波脫硫技術(shù)是指在微波輻照的條件下，對(duì)含硫物質(zhì)進(jìn)行脫硫處理，以達(dá)到所需要求。主要介紹了微波脫硫技術(shù)在煤炭、柴油、煙氣以及其他領(lǐng)域中的研究進(jìn)展，并對(duì)今后的研究方向給出了建議。

微波脫硫；煤炭；煙氣；柴油

隨著含硫物質(zhì)的大量發(fā)掘與使用，硫氧化物已對(duì)空氣造成嚴(yán)重的污染，為不影響工業(yè)生產(chǎn)，需要對(duì)含硫物質(zhì)進(jìn)行深層脫硫。2012年我國(guó)發(fā)布的《輕工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中指出：要加強(qiáng)鋼鐵行業(yè)對(duì)二氧化硫排放總量的控制，加強(qiáng)石油石化、煤炭化工等行業(yè)的二氧化硫治理，石油石化等行業(yè)對(duì)工業(yè)窖爐也要進(jìn)行脫硫改造。國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前對(duì)微波脫硫技術(shù)研究較多。筆者介紹了微波技術(shù)在煤、柴油、煙氣、橡膠等工業(yè)中脫硫的研究進(jìn)展，并對(duì)今后的微波脫硫技術(shù)的發(fā)展方向提出了建議，以及為相關(guān)研究提供參考。

1 微波技術(shù)的脫硫應(yīng)用

1.1 微波技術(shù)在煤脫硫領(lǐng)域中的應(yīng)用

我國(guó)煤炭多為高硫低品質(zhì)煤，高硫煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的硫氧化物帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。微波驅(qū)動(dòng)煤炭進(jìn)行脫硫，主要利用煤炭中的硫鐵礦等物質(zhì)對(duì)微波進(jìn)行強(qiáng)烈吸收，進(jìn)而對(duì)煤炭中含硫化合物進(jìn)行脫硫處理，以達(dá)到脫硫的目的。盛宇航[1]等人進(jìn)行了微波輻照脫除煤中硫的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：微波功率為800 W，輻射時(shí)間為7 min時(shí)，以氫氧化鈉為浸提劑，并且浸提劑和煤的比為4:1時(shí)，降硫率可以達(dá)到52.85%。另外，煤炭粒度的減小有利于煤中黃鐵礦的解離，增加降硫率。李志峰[2]等人以萊鋼焦化廠煉焦高硫肥煤煤種為研究對(duì)象進(jìn)行微波脫硫?qū)嶒?yàn)，將高硫肥煤浸漬在NaOH溶液中，再經(jīng)微波輻照進(jìn)行脫硫研究，實(shí)驗(yàn)表明：輻照功率為700 W、輻照時(shí)間為1 min，NaOH的溶液為2 mol/L，煤的粒徑為0.45～0.6 mm時(shí)，脫硫率可達(dá)42.5%。丁乃東[3]等人采用微波脫硫技術(shù)對(duì)煤炭中的硫進(jìn)行脫除，主要考察了試劑種類(lèi)和濃度、不同產(chǎn)地的煤種、粒徑、微波輻射條件對(duì)微波作用前后煤樣中的含硫量和各相關(guān)性質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NaOH作為反應(yīng)試劑的脫硫效果遠(yuǎn)好于用H2O2氧化劑的效果，且濃度為4 mol/L時(shí)脫硫60%；不同煤種的微波脫硫效果不同，其中國(guó)宏精煤的脫硫效果最好，為61.7%；當(dāng)粒徑小于0.45 mm時(shí)，不同粒徑煤脫硫效果均較好；微波輻照時(shí)間3～5 min時(shí)脫硫效果最佳，達(dá)到65%。魏蕊娣[4]等人以潞安煤、西山煤、云南煤和陽(yáng)泉煤為研究對(duì)象，進(jìn)行微波脫有機(jī)硫的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：微波可以選擇性的加熱礦物質(zhì)，超聲波可以增加煤和氧化劑的接觸面積，而微波和超聲波聯(lián)合可以提高有機(jī)硫的脫除率，且氧化劑配比V(HAc)∶V( H2O2) =1∶1時(shí)，脫硫率最佳，其中云南煤的脫硫率高達(dá)80%?？偟膩?lái)說(shuō)，微波可以對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫，只是脫硫效果不理想，但是缺少對(duì)單一煤種脫硫效果的探究，此外，還應(yīng)對(duì)微波脫硫的影響因素做進(jìn)一步探究。

1.2 微波技術(shù)在柴油脫硫中的應(yīng)用

柴油燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，微波驅(qū)動(dòng)柴油進(jìn)行脫硫，主要是將柴油中硫化物氧化，從而增加其在極性溶劑中的溶解度，在獨(dú)特的微波加熱功效和破乳作用下，加強(qiáng)劑相的碰撞聚結(jié)，實(shí)現(xiàn)劑油分離，能夠達(dá)到有效脫硫的目的。邱江華[5]等人研究了微波輻射下的直餾柴油的氧化脫硫反應(yīng)，結(jié)果表明：微波輻射加熱脫除二苯并噻吩、苯并噻吩較水浴加熱脫除率提高了4.2倍和3.8倍；溫度為70 ℃，微波功率為400 W，加熱時(shí)間為2 h，萃取劑∶柴油為1∶4時(shí)，直流柴油的脫硫率最高，達(dá)69.6%。張玲[6]等人以撫順石油二廠0號(hào)柴油為研究對(duì)象進(jìn)行微波脫硫?qū)嶒?yàn)，結(jié)果表明：微波功率為450 W，輻射時(shí)間為10 min，H2O2的體積分?jǐn)?shù)為30%，H2O2與甲酸同時(shí)使用且體積比為1：1，萃取劑與油的體積比接近3：4，劑油體積比為1：10，壓力增加為0.5 MPa時(shí)，撫順石油二廠0號(hào)柴油的硫含量從0.46%下降到0.019%，脫硫率高達(dá)95.8%，回收率達(dá)99.5%。趙杉林[7]等人以遼河常二線柴油為基礎(chǔ)油，進(jìn)行微波輻射柴油脫硫的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：微波輻射壓力為0.05 MPa，微波輻射時(shí)間為6 min；微波功率為375 W時(shí)；氧化劑與油的體積比為0.25，遼河常二線柴油的脫硫率最佳，達(dá)60.0%。后來(lái)，邱江華[8]等人以武漢石化公司直餾柴油為研究對(duì)象，對(duì)比微波輻射加熱和普通加熱法對(duì)直餾柴油的脫硫效果。結(jié)果表明：微波輻射加熱時(shí)，二苯并噻吩、苯并噻吩的脫除率較普通加熱時(shí)分別提高了7.7倍和3.7倍；隨催化劑濃度的增大，微波輻射溫度的增高，直餾柴油的脫硫率越高，含硫量最低降至379μg/g。此外，隨萃取次數(shù)的增加，柴油脫硫率也有所提高?？偟膩?lái)說(shuō)，微波可以對(duì)柴油進(jìn)行脫硫，在該項(xiàng)研究中，氧化劑不同，微波脫硫效果也不同，應(yīng)提高氧化劑種類(lèi)對(duì)脫硫效果的影響的探究。

1.3 微波在煙氣脫硫中的應(yīng)用

煙氣中含有大量的硫，微波驅(qū)動(dòng)煙氣進(jìn)行脫硫，主要是輻照活性炭對(duì)其改性，使其表面形成強(qiáng)有力的吸附中心，或是利用吸收劑吸收煙氣中的 SO2，將之轉(zhuǎn)化為硫化合物或者單質(zhì)硫。韓慶虹[9]等人用微波連續(xù)加熱吸收劑的方式處理燒結(jié)低濃度煙氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：微波功率、氣體流量、精煉爐渣和粉煤灰的質(zhì)量配比等對(duì)脫硫率均有影響，當(dāng)微波功率為528 W，氣體流量為0.13 L/h，精煉爐渣和粉煤灰的質(zhì)量比2:1，煙氣含水量為1.5 g/m3，反應(yīng)溫度700 ℃時(shí)，脫硫率達(dá)到最佳，為60%。唐寶華[10]用微波技術(shù)處理重慶化學(xué)試劑廠顆粒狀活性碳，進(jìn)行煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)，結(jié)果表明：微波可有效的改善活性炭的脫硫能力，微波功率為1 000 W時(shí)，活性炭的吸附性最好，脫硫效果最佳，達(dá)到70%；同時(shí)在活性炭上添加金屬元素可以有效地提高二氧化硫的脫硫率；硝酸銀浸漬的時(shí)間越長(zhǎng)，SO2的脫硫率越高，綜合各因素考慮，最佳浸漬時(shí)間為2 h。馬雙忱[11]等人利用活性炭吸附/微波解吸脫除煙氣中SO2，結(jié)果表明：微波功率達(dá)到630 W，輻照時(shí)間為9 min時(shí)，脫硫效率高達(dá)99%。后來(lái)，馬雙忱[12]等人將微波改性活性炭用于煙氣脫硫脫硝的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)微波處理后的活性炭對(duì)SO2、NOx的吸附性能提高，數(shù)據(jù)顯示，煙氣停留時(shí)間延長(zhǎng)，且活性炭吸附容量提高了4.3倍；在微波作用下，KOH濃度越高，活性炭吸附能力越差?？偟膩?lái)說(shuō)，微波可以對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫，但脫硫時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)加以探究催化劑在脫硫效果上的影響。

1.4 微波技術(shù)在其他領(lǐng)域中的脫硫應(yīng)用

微波脫硫技術(shù)除了在煤、柴油、煙氣等領(lǐng)域有應(yīng)用外，近年來(lái)在金屬礦物脫硫、廢舊橡膠脫硫、煉爐渣脫硫等方面也有學(xué)者進(jìn)行了研究。孟彩云[13]等人以云南天然橡膠產(chǎn)業(yè)股份有限公司的天然橡膠（NR），江蘇虹磊橡膠有限公司的輪胎膠粉(WRP)為研究對(duì)象，進(jìn)行了微波脫硫的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：微波功率增大，微波輻射時(shí)間增長(zhǎng)，脫硫效果越佳，且微波功率為750 W、輻射時(shí)間為60 s時(shí)，所得橡膠性能最好。韓慶虹[14]等人通過(guò)微波工藝對(duì)精煉爐渣和粉煤灰進(jìn)行了同時(shí)脫硫脫氮的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：增加微波功率和加熱時(shí)間促使吸附劑的比表面積和孔隙率增加，當(dāng)微波功率為528 W，加熱時(shí)間為20 min，且精煉爐渣和粉煤灰的配比為2∶1時(shí)，脫硫效率最佳，為90.9%。梁佰戰(zhàn)[15]等人以重慶某礦區(qū)高硫鋁土礦為研究對(duì)象，在微波的照射下進(jìn)行鋁土礦的脫硫試驗(yàn)。試驗(yàn)探究微波輻照溫度、鋁土礦粒度等因素對(duì)鋁土礦的脫硫影響，結(jié)果表明：鋁土礦進(jìn)行微波加熱，且溫度達(dá)到500 ℃時(shí)，脫硫率達(dá)到96.17%；當(dāng)鋁土礦粒度為0.108 5～0.107 6 mm時(shí),氧化鋁溶出率高達(dá)98.17%?？偟膩?lái)說(shuō)，微波技術(shù)在工業(yè)脫硫中已有應(yīng)用，但探究影響脫硫效果的因素不全面，應(yīng)增加各影響因素進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)探究。

2 結(jié) 論

微波脫硫技術(shù)是脫硫工業(yè)中的重要研究課題。本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的微波脫硫技術(shù)做出了綜述，結(jié)合目前現(xiàn)有的工業(yè)水平，給出如下幾點(diǎn)建議：目前微波脫除煤炭中有機(jī)硫的研究較為成熟，但是影響煤炭脫硫效果的因素較少，且應(yīng)在煤炭脫硫率的基礎(chǔ)上加以提升煤炭的回收率；微波脫除柴油中硫的研究中，氧化劑的脫硫效果較為明顯，應(yīng)加以改變氧化劑進(jìn)行探究，此外，還應(yīng)對(duì)原油、汽油以及煤油加以探究，同時(shí)，微波處理后的燃料油的性能也應(yīng)加以探究；微波煙氣脫硫中脫硫率較低，應(yīng)在添加催化劑的方向上加以探究。

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Research Progress in the Microwave Desulfurization Technology

LI Teng，ZHAO Cui，LI Ping
（ Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

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.

Microwave desulfurization; Coal; Flue; Diesel;

O 426

： A

： 1671-0460（2014）04-0608-03

2013-09-13

李騰（1989-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，研究方向：環(huán)境科學(xué)。E-mail：996855168@qq.com。

李萍（1961-），女，教授，博士，研究方向：水處理。E-mail：yangchun_bj@126.com。