什么是燃料脱硫?

[拼音]：ranliao tuoliu

[外文]：desulfurization of fuels

煤和燃料油的含硫量约为0.5～5％（重量），燃烧时大部分转化为二氧化硫(SO2)气体排入大气，其中约有5％的SO2在大气中又氧化成三氧化硫(SO3)。因此，在燃烧前脱去燃料中所含的硫分，是防止硫氧化物对大气污染的主要技术措施之一。

（1）物理法：硫在煤中主要以无机的硫化铁和有机的硫化物两种形式存在。其中以硫化铁(黄铁矿)形式存在的硫约占2/3。黄铁矿比重大于煤，同时，黄铁矿是顺磁性物质，比磁化系数约为25×10-6克/厘米3；煤是反磁性物质，比磁化系数约为－0.5×10-6 克／厘米3。因此，可将煤破碎，然后用重力分离法或高梯度磁分离法，将黄铁矿去除。物理法能把燃料的硫分脱除50％左右。

（2）化学法：煤经破碎后与硫酸铁水溶液混合，在反应器中加热至100～130℃，硫酸铁与黄铁矿反应转化为硫酸亚铁和单体硫。同时通入氧气，使硫酸亚铁再生为硫酸铁，在工艺系统中循环使用。煤通过过滤器和溶液分离，硫成为副产品。

（3）气化法:煤的气化是在煤气发生炉中进行的热化学过程。煤在1000～1300℃高温下，通过气化剂，使之发生不完全氧化，而成为煤气。如果气化剂是空气，适量空气由下部通过煤层，首先被灰渣层预热，然后进入氧化层，空气中的氧与高温的煤作用生成二氧化碳(CO2)和少量一氧化碳(CO)。CO2上升通过还原层，与炽热的煤作用被还原成CO，以CO为主要成分的气体受热上升排出炉外，制得空气煤气。如果气化剂是蒸汽，则反应生成物为CO和H2，制得的煤气为水煤气。煤的气化还有加压、加氢气化法，使一氧化碳或碳元素同氢作用生成甲烷等碳氢化合物气体，提高了煤气的热值。为省去煤的开采、运输等生产环节，苏联、美国等国家还采用了地下气化法。中国也在开展地下气化的实验研究。煤中的硫分在气化时大部分成为硫化氢，进入煤气，再用液体吸收或固体吸附等方法脱除。

（4）液化法：煤的液化有合成法、直接裂解加氢法和热溶加氢法等。合成法是将煤制成煤气，按一定比例加氢，在高压、高温和催化剂作用下，合成液体燃料，其主要成分是烷烃和甲醇。直接裂解加氢法是把煤溶解在溶剂里制成糊状，然后在400～500℃，约200个大气压的压力下，通过催化剂的作用，使之与加入的氢反应，而成为液体燃料。热溶加氢法是把煤粉加热溶解在与煤性质近似的油里，在约100个大气压的压力下加氢，同时将不溶物分离出来，就得到了液态煤。在液化过程中，硫分与氢反应生成硫化氢逸出，因此得到的是高热值、低硫、低灰分燃料。

燃料油一般指重油，是由原油常压蒸馏残油制成的。重油含硫较多，其中硫分大多是环状硫化物，如联苯并硫（杂）茂、萘硫（杂）茂等。这些硫化物分子量高，若含硫量为3％，则硫化物含量可达到重油的 1/3，因此重油不宜用直接去除硫化物的方法脱硫。目前重油脱硫是在催化剂作用下，用高压加氢反应，切断碳与硫的化合键，以氢置换出碳，同时，氢与硫作用成为硫化氢，从重油中分离出来，用吸收法除去。另一种方法是将重油用蒸汽、氧气部分燃烧气化，硫转化成为硫化氢和少量二氧化硫，再进行处理。

反应中使用的催化剂采用铬、钼、钨、铁、钴、镍、铂等，也可由钴-钼，镍-钼或镍钴-钼组合使用，一般以氧化铝为载体。生产过程中，如果催化剂表面上积碳，以及重油中钒、镍的有机金属化合物与氢反应沉积在催化剂上，就会使催化剂中毒，失去催化作用。为解决这个问题，发展了直接脱硫和间接脱硫两种工艺。直接脱硫是选用抗中毒性能较好的催化剂，直接加氢脱硫，同时采取适当防护措施，如有的工艺在反应塔前加防护塔，填充其他廉价的催化剂，尽可能除去不纯物和金属成分。间接脱硫是把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油。单独将馏出油加氢脱硫，然后与残油进行混合。或将残油以液化丙烷（或丁烷）作溶剂，对残油进行处理，分离出沥青后，再与馏出油混合进行加氢处理。

天然气中所含硫分大部分是硫化氢，有少量有机硫化物，因而可用脱除硫化氢的方法脱硫(见硫化氢治理)。