氧化鋅中高溫煤氣脫硫劑的原位制備及其硫化性能的研究.pdf

1、隨著我國經濟的不斷發(fā)展，未來中國的能源消費仍將保持快速增長的趨勢，以煤炭為主的能源消費格局在短期內很難改變，要治理霧霾天氣，提高能源利用效率，加強煤炭的清潔利用勢在必行。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術結合了環(huán)境友好的煤氣化技術和高效率的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術，實現(xiàn)了煤炭的高效、清潔利用，是21世紀最有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術之一。煤中的硫(0.1~3％)在氣化過程中不可避免會產生硫化物(COS和 H2S)，不僅會腐蝕燃氣輪機的葉片，也會危

2、害人類的健康，因此煤氣脫硫凈化是IGCC系統(tǒng)中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。但是脫硫劑的粉化問題是其大規(guī)模工業(yè)化的障礙之一，因此，本論文嘗試用一種較新穎的脫硫劑制備方法來改善脫硫劑在使用過程中的粉化問題。
　　這種制備方法采用紅土作為載體和粘結劑，用納米硫化鋅作為前驅體的活性組分，通過濕混、捏合并擠條得到脫硫劑前驅體?？疾炝瞬煌辉偕鷾囟?、再生空速和氧氣濃度對脫硫劑性能的影響，在固定床反應器上對最佳原位再生條件下制備得到的新鮮脫硫劑進

3、行多次硫化再生循環(huán)測試。結合XRD，SEM，BET和XPS等測試手段對脫硫劑樣品進行表征分析。同時用均勻反應模型和收縮核模型對脫硫劑前驅體在氧氣氣氛下的再生動力學進行了分析，并通過計算得到其反應級數(shù)和表觀動力學參數(shù)。得出如下結論：
　　(1)C[(CH3COO)2Zn]:C(Na2S2O3)=1:1，溶液PH為3，添加適量十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑時制備所得納米硫化鋅晶粒尺寸較小，且顆粒分散較好，粒度分布均勻。
　　

4、(2)最佳的原位再生條件為溫度為650 ℃、空速為3000 h-1、氧氣濃度為6%。新鮮脫硫劑經過4次硫化再生實驗后，硫容下降了18.17%。由XRD表征可知，多次硫化再生后脫硫劑有Zn2SiO4生成，使得脫硫劑的脫硫活性下降。由SEM可以看出原位再生后脫硫劑產生了較為豐富的孔隙結構，但多次硫化再生后脫硫劑的活性組分發(fā)生了一定的團聚，且顆粒尺寸變大，同時結合BET表征可知其比表面和孔容都有所下降，這可能是導致脫硫劑硫容下降的主要原因。由

5、S2p的XPS譜圖可以看出，多次硫化再生循環(huán)后硫化樣中存在少量硫酸鹽，這也是造成脫硫劑活性降低的原因。
　　(3)用均勻反應模型計算得出脫硫劑前驅體氧化再生反應速率和氧氣濃度的關系可以近似視為一級反應。利用收縮核模型對前驅體氧化再生過程的動力學進行了描述，由結果可知，當再生轉化率低于80%時，再生反應主要為表面化學反應控制階段。當再生轉化率高于85%時，再生反應主要是顆粒內擴散控制。通過阿倫尼烏斯方程計算得到表觀化學反應速率常數(shù)的