氧化鐵基高溫煤氣脫硫劑再生研究.pdf

1、煤炭是世界上最豐富的化石燃料資源，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電是二十一世紀(jì)很有發(fā)展前途的一項(xiàng)高效率、低污染的燃煤發(fā)電技術(shù)，它不僅能滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求，而且可以顯著提高發(fā)電效率。高溫煤氣脫硫凈化是IGCC的關(guān)鍵技術(shù)之一，而脫硫劑的再生和再生過程中硫回收是高溫煤氣脫硫技術(shù)的主要過程。深入了解脫硫劑在不同再生氣氛、不同再生操作條件下對(duì)再生行為的影響，有助于促進(jìn)高溫煤氣脫硫劑的工業(yè)化使用。 氧化鐵資源豐富，價(jià)格低廉，具有高

2、硫容和快速反應(yīng)性能，而且在水氧混合氣氛下再生能夠產(chǎn)生單質(zhì)硫。本論文結(jié)合“973”項(xiàng)目“氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究(2005CB221203)”中凈化脫硫和硫回收的要求，選用以鋼廠赤泥為主要原料制備出的氧化鐵粗脫硫劑作為研究對(duì)象，在固定床反應(yīng)裝置上，分別在氧氣氛、水氣氛、水氧混合氣氛中考察了溫度、空速、再生氣濃度對(duì)初次再生行為和二次硫化行為的影響，并通過XRD、XPS、SEM、壓汞等表征手段和測(cè)試方法，探討與分析了

3、再生機(jī)理和再生前后脫硫劑的結(jié)構(gòu)變化。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:含氧氣氛下再生，再生尾氣中氣體含硫組分主要是SO2，以及微量的單質(zhì)硫；脫硫劑再生后主要組分是Fe2O3。提高再生溫度，空速以及氧氣濃度都可以提高出口尾氣中含硫濃度；生成硫酸鹽是脫硫劑再生增重、再生率降低、脫硫劑二次硫化活性下降的主要原因；在400℃～700℃溫度范圍內(nèi)，再生溫度提高可以縮短再生時(shí)間，但對(duì)再生率的影響不是很大；空速提高可以加快再生反應(yīng)的進(jìn)行，并可以降低硫酸鹽的生成

4、，提高再生率，但是當(dāng)空速超過4000h-1，脫硫劑的再生率開始下降；氧濃度的增大易造成硫酸鹽生成速率增大，當(dāng)氧含量超過6％以后，阻礙進(jìn)一步的再生反應(yīng)。 水汽氣氛下再生，再生尾氣中氣體含硫組分主要是H2S；脫硫劑再生后主要組分是Fe3O4和FeO。在水汽氣氛下，脫硫劑再生較為完全，再生率能達(dá)到95％。但再生時(shí)間較長。再生以后，大孔數(shù)目有所增多，平均孔徑增大。多次硫化/再生循環(huán)，脫硫劑活性變化不大；在400℃～700℃溫度范圍內(nèi)，溫

5、度提高可以縮短再生時(shí)間，提高再生率；空速提高可以加快再生反應(yīng)的進(jìn)行，4000h-1再生率達(dá)到最高；提高水汽濃度可以縮短再生時(shí)間，提高尾氣中含硫濃度，利于硫回收，700℃、4000h-1和60％(vol)H2O時(shí)候脫硫劑再生效果最好，多次硫化/再生循環(huán)，硫化活性和硫容幾乎不變。 水蒸汽-氧氣混合氣氛下再生，再生尾氣中氣體中除了含有H2S、SO2，還有大量的單質(zhì)S；脫硫劑再生后主要組分是Fe2O3。在水氧混合氣氛下再生，較之在兩者單

6、獨(dú)氣氛下再生，脫硫劑的表面孔結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，總孔表面積不變，但是開孔率，孔徑等都發(fā)生明顯變化；溫度對(duì)再生率和單質(zhì)硫的產(chǎn)率都有較大的影響，在400℃～700℃溫度范圍內(nèi)，600℃時(shí)候再生率和單質(zhì)硫產(chǎn)率都是最大的；空速提高可以加快再生反應(yīng)的進(jìn)行，但是空速過大會(huì)影響Claus反應(yīng)的進(jìn)行，影響單質(zhì)硫產(chǎn)率，較小的空速利于單質(zhì)硫的產(chǎn)生，較大的空速利于脫硫劑的再生率的提高；H2O/O2值的提高，可以提高脫硫劑的再生率和單質(zhì)硫產(chǎn)率。 本論文還