微波脫硫技術的研究進展

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

微波脫硫技術的研究進展

李 騰，趙 翠，李 萍

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

微波脫硫技術是指在微波輻照的條件下，對含硫物質進行脫硫處理，以達到所需要求。主要介紹了微波脫硫技術在煤炭、柴油、煙氣以及其他領域中的研究進展，并對今后的研究方向給出了建議。

微波脫硫；煤炭；煙氣；柴油

隨著含硫物質的大量發掘與使用，硫氧化物已對空氣造成嚴重的污染，為不影響工業生產，需要對含硫物質進行深層脫硫。2012年我國發布的《輕工業“十二五”發展規劃》中指出：要加強鋼鐵行業對二氧化硫排放總量的控制，加強石油石化、煤炭化工等行業的二氧化硫治理，石油石化等行業對工業窖爐也要進行脫硫改造。國內外學者目前對微波脫硫技術研究較多。筆者介紹了微波技術在煤、柴油、煙氣、橡膠等工業中脫硫的研究進展，并對今后的微波脫硫技術的發展方向提出了建議，以及為相關研究提供參考。

1 微波技術的脫硫應用

1.1 微波技術在煤脫硫領域中的應用

我國煤炭多為高硫低品質煤，高硫煤燃燒時產生的硫氧化物帶來嚴重的環境污染問題。微波驅動煤炭進行脫硫，主要利用煤炭中的硫鐵礦等物質對微波進行強烈吸收，進而對煤炭中含硫化合物進行脫硫處理，以達到脫硫的目的。盛宇航[1]等人進行了微波輻照脫除煤中硫的試驗研究。結果表明：微波功率為800 W，輻射時間為7 min時，以氫氧化鈉為浸提劑，并且浸提劑和煤的比為4:1時，降硫率可以達到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象進行微波脫硫實驗，將高硫肥煤浸漬在NaOH溶液中，再經微波輻照進行脫硫研究，實驗表明：輻照功率為700 W、輻照時間為1 min，NaOH的溶液為2 mol/L，煤的粒徑為0.45～0.6 mm時，脫硫率可達42.5%。丁乃東[3]等人采用微波脫硫技術對煤炭中的硫進行脫除，主要考察了試劑種類和濃度、不同產地的煤種、粒徑、微波輻射條件對微波作用前后煤樣中的含硫量和各相關性質的影響。實驗結果表明：NaOH作為反應試劑的脫硫效果遠好于用H2O2氧化劑的效果，且濃度為4 mol/L時脫硫60%；不同煤種的微波脫硫效果不同，其中國宏精煤的脫硫效果最好，為61.7%；當粒徑小于0.45 mm時，不同粒徑煤脫硫效果均較好；微波輻照時間3～5 min時脫硫效果最佳，達到65%。魏蕊娣[4]等人以潞安煤、西山煤、云南煤和陽泉煤為研究對象，進行微波脫有機硫的實驗，結果表明：微波可以選擇性的加熱礦物質，超聲波可以增加煤和氧化劑的接觸面積，而微波和超聲波聯合可以提高有機硫的脫除率，且氧化劑配比V(HAc)∶V( H2O2) =1∶1時，脫硫率最佳，其中云南煤的脫硫率高達80%。總的來說，微波可以對煤炭進行脫硫，只是脫硫效果不理想，但是缺少對單一煤種脫硫效果的探究，此外，還應對微波脫硫的影響因素做進一步探究。

1.2 微波技術在柴油脫硫中的應用

柴油燃燒后產生的硫氧化物給環境造成了嚴重的污染，微波驅動柴油進行脫硫，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，在獨特的微波加熱功效和破乳作用下，加強劑相的碰撞聚結，實現劑油分離，能夠達到有效脫硫的目的。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，結果表明：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，加熱時間為2 h，萃取劑∶柴油為1∶4時，直流柴油的脫硫率最高，達69.6%。張玲[6]等人以撫順石油二廠0號柴油為研究對象進行微波脫硫實驗，結果表明：微波功率為450 W，輻射時間為10 min，H2O2的體積分數為30%，H2O2與甲酸同時使用且體積比為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，撫順石油二廠0號柴油的硫含量從0.46%下降到0.019%，脫硫率高達95.8%，回收率達99.5%。趙杉林[7]等人以遼河常二線柴油為基礎油，進行微波輻射柴油脫硫的實驗研究。結果表明：微波輻射壓力為0.05 MPa，微波輻射時間為6 min；微波功率為375 W時；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60.0%。后來，邱江華[8]等人以武漢石化公司直餾柴油為研究對象，對比微波輻射加熱和普通加熱法對直餾柴油的脫硫效果。結果表明：微波輻射加熱時，二苯并噻吩、苯并噻吩的脫除率較普通加熱時分別提高了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，隨萃取次數的增加，柴油脫硫率也有所提高。總的來說，微波可以對柴油進行脫硫，在該項研究中，氧化劑不同，微波脫硫效果也不同，應提高氧化劑種類對脫硫效果的影響的探究。

1.3 微波在煙氣脫硫中的應用

煙氣中含有大量的硫，微波驅動煙氣進行脫硫，主要是輻照活性炭對其改性，使其表面形成強有力的吸附中心，或是利用吸收劑吸收煙氣中的 SO2，將之轉化為硫化合物或者單質硫。韓慶虹[9]等人用微波連續加熱吸收劑的方式處理燒結低濃度煙氣，實驗結果表明：微波功率、氣體流量、精煉爐渣和粉煤灰的質量配比等對脫硫率均有影響，當微波功率為528 W，氣體流量為0.13 L/h，精煉爐渣和粉煤灰的質量比2:1，煙氣含水量為1.5 g/m3，反應溫度700 ℃時，脫硫率達到最佳，為60%。唐寶華[10]用微波技術處理重慶化學試劑廠顆粒狀活性碳，進行煙氣脫硫實驗，結果表明：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，活性炭的吸附性最好，脫硫效果最佳，達到70%；同時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；硝酸銀浸漬的時間越長，SO2的脫硫率越高，綜合各因素考慮，最佳浸漬時間為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，結果表明：微波功率達到630 W，輻照時間為9 min時，脫硫效率高達99%。后來，馬雙忱[12]等人將微波改性活性炭用于煙氣脫硫脫硝的實驗，結果表明：經過微波處理后的活性炭對SO2、NOx的吸附性能提高，數據顯示，煙氣停留時間延長，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。總的來說，微波可以對煙氣進行脫硫，但脫硫時間較長，應加以探究催化劑在脫硫效果上的影響。

1.4 微波技術在其他領域中的脫硫應用

微波脫硫技術除了在煤、柴油、煙氣等領域有應用外，近年來在金屬礦物脫硫、廢舊橡膠脫硫、煉爐渣脫硫等方面也有學者進行了研究。孟彩云[13]等人以云南天然橡膠產業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)為研究對象，進行了微波脫硫的實驗。結果表明：微波功率增大，微波輻射時間增長，脫硫效果越佳，且微波功率為750 W、輻射時間為60 s時，所得橡膠性能最好。韓慶虹[14]等人通過微波工藝對精煉爐渣和粉煤灰進行了同時脫硫脫氮的實驗，結果表明：增加微波功率和加熱時間促使吸附劑的比表面積和孔隙率增加，當微波功率為528 W，加熱時間為20 min，且精煉爐渣和粉煤灰的配比為2∶1時，脫硫效率最佳，為90.9%。梁佰戰[15]等人以重慶某礦區高硫鋁土礦為研究對象，在微波的照射下進行鋁土礦的脫硫試驗。試驗探究微波輻照溫度、鋁土礦粒度等因素對鋁土礦的脫硫影響，結果表明：鋁土礦進行微波加熱，且溫度達到500 ℃時，脫硫率達到96.17%；當鋁土礦粒度為0.108 5～0.107 6 mm時,氧化鋁溶出率高達98.17%。總的來說，微波技術在工業脫硫中已有應用，但探究影響脫硫效果的因素不全面，應增加各影響因素進行綜合性實驗探究。

2 結 論

微波脫硫技術是脫硫工業中的重要研究課題。本文對近年來國內外的微波脫硫技術做出了綜述，結合目前現有的工業水平，給出如下幾點建議：目前微波脫除煤炭中有機硫的研究較為成熟，但是影響煤炭脫硫效果的因素較少，且應在煤炭脫硫率的基礎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，應加以改變氧化劑進行探究，此外，還應對原油、汽油以及煤油加以探究，同時，微波處理后的燃料油的性能也應加以探究；微波煙氣脫硫中脫硫率較低，應在添加催化劑的方向上加以探究。

［1］盛宇航，陶秀祥，許寧.煤炭微波脫硫影響因素的試驗研究[J].中國煤炭,2012,38(4):80-82.

［2］李志峰，林七女，孫業新,等.高硫煉焦煤脫硫技術的研究[J].燃料與化工,2011,42(3):4-6.

［3］丁乃東，傅家偉，李兆鑫,等.微波驅動的煤炭脫硫研究[J].煤質技術,2010,16(4):49-52.

［4］魏蕊娣，米杰.微波氧化脫除煤中有機硫[J].山西化工,2011，31（2）：1-10.

［5］邱江華，王光輝，盧本才,等.微波輻射磷鉬酸鈰鹽催化柴油氧化脫硫研究[J]. 武漢科技大學學報,2009,32(5):538-542.

［6］張玲，李萍，張起凱,等.微波作用下柴油脫硫新方法的研究[J].化工科技,2007，15(1):13-16.

［7］趙杉林，孔令照，李萍,等.微波輻射柴油脫硫實驗研究[J].化工科技,2005，13(3):1-4.

［8］邱江華，王光輝，邱文杰,等.微波輻射下柴油的催化氧化脫硫效果研究[J].武漢科技大學學報,2009，32（2）:217-220.

［9］韓慶虹，金永龍，蒼大強,等.微波連續加熱吸收劑處理燒結低濃度煙氣的研究[J].鋼鐵,2008，43 (8):86-92.

［10］唐寶華.改性活性炭吸附煙氣脫硫的探索[J].煤炭技術,2010，29（5）:237-238.

［11］馬雙忱，姚娟娟，馬宵穎,等.活性炭吸附/微波解吸脫除煙氣中SO2的實驗研究[J].中國電機工程學報,2012，32（26）:50-56.

［12］馬雙忱，馬宵穎，郭天祥,等.微波改性活性炭用于煙氣脫硫脫硝的實驗研究[J]. 燃料化學學報,2010，38（6）:739-744.

［13］孟彩云，魯萍，毛利民,等.微波脫硫廢膠粉/天然橡膠共混彈性體的制備與性能[J].加工應用合成橡膠工業,2010，33(5):366-36.

［14］韓慶虹，金永龍，蒼大強,等.微波改性對吸附劑脫硫脫氮性能的影響研究[J].鋼鐵,2009，44 (6):85-88.

［15］梁佰戰，陳肖虎，馮鶴,等.高硫鋁土礦微波脫硫溶出試驗[J].有色金屬,2011，（3）:23-28.

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，內蒙古呼倫貝爾人，研究方向：環境科學。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。