[发明专利]一种基于太阳能STEP热-电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法

说明书

本发明涉及一种基于太阳能STEP热‑电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法。所述包括如下步骤：(1)对煤炭进行预处理，获得煤粉；(2)将煤粉和固态电解质混合形成的固态材料置于密闭的电解装置内；和(3)在200‑300℃和1.0‑3.0V下对步骤(2)中的固态材料进行电解，通过太阳能集热装置提供电解所需的温度条件，通过太阳能光电转换装置提供电解所需的电压条件。本发明首次提出了一种基于太阳能STEP热‑电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法，同时利用太阳能光‑热与太阳能光‑电过程驱动煤炭中的硫化铁硫转化为稳定的硫酸根，以达到对煤净化的目的；方法所需的能量全部来源于太阳能，过程中不需要添加任何额外的能量。

技术领域

本发明涉及煤炭脱硫技术领域，尤其涉及一种基于太阳能STEP 热-电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法。

背景技术

我国是一个燃煤大国，对于煤的利用主要以燃烧为主，但是随着煤炭开采深度的增加，煤炭中硫含量也越来越高，这意味着煤在燃烧过程中所产生的二氧化硫也会随之增加。二氧化硫是一种酸性气体，是大气的主要污染物之一，排放到大气中会与水形成亚硫酸，亚硫酸会在空气中发生进一步的氧化，生成硫酸而产生酸雨，这正是目前煤炭在利用过程中所让人们担忧的问题。我国仍处于发展中阶段，社会发展与经济发展均需要能源的支持，在未来相当长一段时间内煤炭仍然是我国能源的主要来源，所以为了保证生产、满足工业需求，并且兼顾对人类赖以生存的环境进行保护，人们开始研究并开发煤的绿色、环保的利用方式，使煤的利用能够符合环境保护的需求。

电化学脱硫技术是一种在较低温度以及常压下进行的温和脱硫方法，其过程较容易实现且在工业上所需设备较为简单。该技术早在六十年代时就已经被提出，七十年代后人们对该技术进行了大量的研究。国外很多科学家分别对有隔膜H型电解槽、流化床电解槽、碱性条件下电解、酸性条件下电解等进行了大量的实验，但是在研究过程中发现电化学脱硫技术仍然存在许多问题，电解槽投入过大等问题仍然困扰着研究人员。我国对于电化学脱硫的研究起步较晚，近些年对于无隔膜电解槽的研究，可以在较温和的电解条件下脱除70％以上的无机硫和脱除最高达到60％的有机硫，但是仍然无法根本上解决成本高、能耗高的主要问题，并且有关电化学脱硫的机理的研究并未进行。

在煤中存在的无机硫主要为硫铁矿硫和硫酸盐硫。硫酸盐硫主要存在于稳定的硫酸根中无法继续进行氧化，但硫酸盐易溶于水溶液中，所以相比硫酸盐硫，硫铁矿硫更不容易被脱除。

太阳能是公认的最安全、最绿色、最理想的替代能源之一。太阳能资源总量巨大，辐射范围广，使用过程清洁，并且不存在资源枯竭问题。

目前未见任何利用太阳能脱除煤炭中的硫化铁硫的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于太阳能STEP热-电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于太阳能STEP热-电化学耦合脱除煤炭硫化铁硫的方法，包括如下步骤：

(1)对煤炭进行预处理，获得煤粉；

(2)将煤粉和固态电解质混合形成的固态材料置于密闭的电解装置内；和

(3)在200-300℃和1.0-3.0V下对步骤(2)中的固态材料进行电解，通过太阳能集热装置提供电解所需的温度条件，通过太阳能光电转换装置提供电解所需的电压条件。

优选地，在220℃和1V下进行所述电解。

优选地，所述固态电解质为固态氢氧化钠和固态氢氧化钾组成的混合物，其中，氢氧化钠在混合物中的摩尔比为0.5:1；

优选地，所述固态氢氧化钠为氢氧化钠粉末，所述固态氢氧化钾为氢氧化钾粉末。

优选地，所述煤粉和所述固态电解质的质量比为1：(10-15)，优选为1:10。