煤制备煤气过程中硫平衡分析

1.1 煤中硫的存在形态

煤中的硫主要以无机硫和有机硫两种形态存在，无机硫的主要形态是硫化物(大部分以黄铁FeS2硫形态存在)、硫酸盐(主要为硫酸钙和硫酸铁等)和元素硫(微量)；无机硫中以硫铁矿形式存在的硫占绝大部分，并以大块团聚或是非常精细的小颗粒(直径0.1—0.6／μm)镶嵌在煤的大分子结构里；以硫酸盐形态存在的硫数量很少超过煤总量的0.1%，在一些风化煤里还可能发现少量的元素硫，它是黄铁矿氧化后的产物，一般在新开采的原煤里很少发现。

煤中的有机硫约占总硫的1/3—1/2左右，按其结构可以分为脂肪族硫、芳香族和杂环族硫三类，包括硫醚(脂肪族或芳基)、硫醇(脂肪族或芳基)、噻吩、环硫醚等。最主要的几种有机硫为二苯并噻吩、噻吩、脂肪族硫醚等。

1.2 煤热解过程中硫的迁移转化

煤在焦炉中的热解温度约为1000—1100℃，煤中的无机硫中的硫酸盐的分解温度约为1350℃，所以硫酸盐硫基本上不分解而进入了焦碳中，而硫化铁硫、元素硫和各类有机硫在800℃时可完全分解，所以硫化铁硫及各类有机含硫化合物逐渐分解，一部分以气体形式释放，少量冷凝在焦油中，热解过程中释放的H2S气体大部分来源于硫铁矿和脂肪族硫的分解。

炼焦用煤就全国平均来说有机硫与硫铁矿硫的比例约为4：6，硫酸盐硫所占比例甚微(不同地区所产精煤比例会有不同，本文仅就平均而言)，根据以上硫元素迁移转化规律，我们总结为：煤中的硫份在热解过程中约60％—70％最终固定于焦碳中，由焦碳带出，约小于1％固定于焦油中，由焦油带出，其余部分转入煤气中，其形式复杂，但绝大多数是以H2S的形式存在，H2S硫约占煤气含硫的90％以上。焦炉荒煤气经脱硫后绝大多数硫元素以单体硫的形式脱出，煤气再经硫胺及脱苯等工序，剩余的少数硫由粗苯等产品部分带出；净化后的净煤气部分回炉燃烧，其内的H2S最终被氧化以S02形式排放，剩余净煤气可用于锅炉、粗苯管式炉、发电或作为化工原料使用，如果用于发电或锅炉等燃烧工艺，则最终硫元素以S02形式排放。

1.3 炼焦过程

炼焦过程示意图

2. 煤制煤气原料煤成分煤气成分分析

工程原料煤煤质成分分析 类别 工业分析 分析项目 全水（%）Mt 内水（%）Mad 硫份（%）Stad 灰分（%）Aad 挥发份（%）Vdaf 恒容低位发热值（KJ/Kg），nep，t 干燥无灰基组成 C（%） H（%） O（%） N（%） S（%） 煤气指标 序号 1 2 3 4 5 6 指标名称 CO+H2 粉尘 焦油 压力 温度 水分 单位 %（干基）≥ mg/Nm3≤ mg/Nm3≤ MPa（A）≥ ℃≥ / 指标 90 2 不含 3.8 200 饱和 指标 2.8 0.95 0.34 14.46 14.22 27602 90.21 4.12 1.51 3.76 0.42 煤气成分 单位：V% CO 70.806 H2 23.461 CO2 3.713 CH4 0.004 N2 1.897 NH4 0.002 H2S 0.109 有机硫 0.008 人工煤气标准要求 项目 焦油和灰尘/（mg/m3） 硫化氢/（mg/m3） 氨/（mg/m3） 质量指标 ＜10 ＜20 ＜50 试验方法 GB/T 12208 GB/T 12211 GB/T 12210 国家标准对城市煤气中 硫化氢含量的要求为20mg/m3，要求高的工业用户一般对硫化氢含量的要求为50mg/m3！

3. 煤制备煤气过程中硫平衡示意图

焦炭 煤气 原料煤 100 备煤 90 70-80 脱硫（效率95-97%）

10-20 气化 粗煤气 10 损失 1 煤焦油 硫平衡示意图 单位：%

4. 煤焦化的产物和用途

煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油煤气和化学产品3类。（1）焦炭。炼焦最重要的产品，大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁，其次用于铸造与有色属冶炼工业，少量用于制取碳化钙、二硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中，焦粉还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气的原料制取合成用的原料气。 （2）煤焦油。焦化工业的重要产品，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。（3）煤气和化学产品。氨的回收率约占装炉煤的0.2%~0.4%，常以硫酸铵、磷酸铵或浓氨水等形式作为最终产品。粗苯回收率约占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有机合成工业的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但为了经济效益，也是为了环境保护的需要。经过净化的煤气属中热值煤气，发热量为17500kJ /Nm3左右，每吨煤约产炼焦煤气300~400 m3，其质量约占装炉煤的16%~20%，

是钢铁联合企业中的重要气体燃料，其主要成分是氢和甲烷，可分离出供化学合成用的氢气和代替天然气的甲烷

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