氧化鐵中高溫煤氣脫硫劑硫化性能及其前驅體熱過程動力學研究.pdf

1、中高溫煤氣脫硫是實現(xiàn)煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用的關鍵技術，對于促進工業(yè)綠色發(fā)展，減少大氣污染物的產(chǎn)生和排放，改善大氣環(huán)境質量具有重要意義。目前，氧化鐵脫硫劑是應用最廣泛的中高溫煤氣脫硫劑，一直以來是人們研究和關注的熱點。
　　本論文首先采用草酸和四水氯化亞鐵為原料，通過室溫固相合成法制得前驅體二水草酸亞鐵，并對其熱分解過程進行了詳細分析。通過Ozawa法和Coats-Red fern法相結合計算出了前驅體的熱分解動力學參數(shù)，并確定

2、了其熱分解反應機理。然后以氧化鐵作為活性組分，自制的紫砂土為載體和粘結劑，通過常規(guī)和微波兩種焙燒方式制備出中高溫煤氣氧化鐵脫硫劑，在實驗室搭建的固定床反應器上對其進行硫化評價，重點研究了微波焙燒方式下活性組分含量、焙燒溫度和時間對硫化性能的影響，通過XRD、SEM、XPS和氮吸附等測試手段對脫硫劑進行了表征，得出的結論總結如下:
　　1.通過對前驅體草酸亞鐵的熱分解過程進行XRD和熱重分析，其熱分解的最終產(chǎn)物為γ-Fe2O3，熱分

3、解過程的反應方程為:FeC2O4·2H2O→FeC2O4+2H2OFeC2O4+ O2→Fe2O3+CO22.采用Ozawa法計算草酸亞鐵熱分解的表觀活化能Eβ=113.90kJ·mol-1，Coats-Redfern法結合Ozawa法確定的草酸亞鐵熱分解反應機理函數(shù)為:G(α)=-ln(1-α)2/3ln[G(α)/T2]=15.10-13760.60/T3.前驅體二水草酸亞鐵熱分解的機理為隨機成核和隨后生長。
　　4.通過對微

4、波一步焙燒法制備的脫硫劑的考察，得出脫硫劑最佳的制備條件為:活性組分含量為30％，焙燒條件為500℃，30min，此條件下微波焙燒脫硫劑的穿透時間為14.5h，硫容為9.88％，而常規(guī)焙燒的穿透時間為11h，硫容為7.35％，因此，微波焙燒脫硫劑的硫化性能更好。
　　5.在最佳條件下對常規(guī)與微波焙燒的脫硫劑進行了對比，微波焙燒后活性組分的平均粒徑更小，分散更均勻，脫硫劑具有更強的機械強度，硫化過程中不宜出現(xiàn)粉化現(xiàn)象;XPS分析顯示