原位制備氧化鋅高溫煤氣脫硫劑及其再生動力學(xué)研究.pdf

1、煤炭作為我國能源結(jié)構(gòu)中最重要的一種，能否實現(xiàn)對其高效清潔地開發(fā)利用，成為我國能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略課題。其中高溫煤氣脫硫作為關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅能提高煤炭利用率，同時對于改善空氣質(zhì)量也具有重大意義。目前，常用的脫硫劑有鐵基、鋅基及其復(fù)合金屬脫硫劑等，其中氧化鋅基高溫煤氣脫硫劑由于其脫硫精度高，受到了廣泛關(guān)注?？紤]到氧化鋅脫硫劑硫化后會發(fā)生孔堵塞，導(dǎo)致其活性降低，無法循環(huán)利用，在本次實驗中，先制備出硫化鋅前驅(qū)體，再對其進行原位再生，以期制備出

2、孔結(jié)構(gòu)豐富的氧化鋅脫硫劑。
　　本論文首先采用乙酸鋅和硫化鈉為原料，采用室溫固相法合成納米硫化鋅，并對其制備工藝進行了分析考察，得出其最佳制備工藝。然后以紅土作為粘結(jié)劑，在自制的固定床上對其進行再生實驗制備出氧化鋅脫硫劑，重點研究了幾個關(guān)鍵因素：再生溫度、再生氧氣濃度、再生空速以及活性組分含量對其再生性能的影響。并在熱天平上對氧化鋅脫硫劑在氧氣氣氛下的再生進行動力學(xué)考察，建立合理的模型，并計算其反應(yīng)級數(shù)及表觀動力學(xué)參數(shù)，為后續(xù)再生

3、研究奠定理論基礎(chǔ)。最后對原位制備的氧化鋅脫硫劑進行再生-硫化循環(huán)實驗，測試其硫化性能，通過XRD、BET、SEM等表征手段對脫硫劑再生前后進行表征，從微觀結(jié)構(gòu)分析其硫容變化的原因。得出的結(jié)論總結(jié)如下：
　　（1）以乙酸鋅和硫化鈉為原料制備納米硫化鋅，通過對其制備工藝的考察，得出其最佳條件為：添加異丙醇分散劑，反應(yīng)物摩爾比1:1，研磨時間60 min，烘干時間：120 min。在該條件下制備出的納米硫化鋅顆粒分布均勻，大小勻稱；

4、r>　?。?）在固定床上對硫化鋅前驅(qū)體進行原位再生制備氧化鋅脫硫劑，得出的最佳再生條件為：活性組分（ZnO）含量：35 wt.％，再生溫度：650℃，再生氣氛氧氣濃度：4 vol.%，再生空速：4000 h-1。在該條件下進行再生，再生率最高可達85%，且其機械性能優(yōu)良；
　?。?）在氧氣氣氛下，在熱天平上對脫硫劑進行再生，對采集的TG數(shù)據(jù)進行分析，采用均勻反應(yīng)模型計算其再生反應(yīng)級數(shù)為一級；
　?。?）采用等效粒子模型，通過

5、阿倫尼烏斯方程計算其再生化學(xué)反應(yīng)速率指前因子kso為4.450 m/s，化學(xué)反應(yīng)活化能Ea為43.12 kJ/mol；內(nèi)擴散系數(shù)的指前因子Deo為5.42×10-2 m2/s，內(nèi)擴散活化能Ep為38.38 kJ/mol；
　?。?）對制備出的氧化鋅脫硫劑進行再生-硫化循環(huán)實驗，發(fā)現(xiàn)其穿透時間隨著循環(huán)次數(shù)的增加而減少，硫容因其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的變化而降低；
　?。?）對再生前后的脫硫劑進行XRD、BET和SEM表征，發(fā)現(xiàn)再生是一個