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(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，未來(lái)中國(guó)的能源消費(fèi)仍將保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，以煤炭為主的能源消費(fèi)格局在短期內(nèi)很難改變，要治理霧霾天氣，提高能源利用效率，加強(qiáng)煤炭的清潔利用勢(shì)在必行。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)結(jié)合了環(huán)境友好的煤氣化技術(shù)和高效率的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤炭的高效、清潔利用，是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一。煤中的硫(0.1~3％)在氣化過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生硫化物(COS和 H2S)，不僅會(huì)腐蝕燃?xì)廨啓C(jī)的葉片，也會(huì)危

2、害人類(lèi)的健康，因此煤氣脫硫凈化是IGCC系統(tǒng)中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是脫硫劑的粉化問(wèn)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(lái)改善脫硫劑在使用過(guò)程中的粉化問(wèn)題。
　　這種制備方法采用紅土作為載體和粘結(jié)劑，用納米硫化鋅作為前驅(qū)體的活性組分，通過(guò)濕混、捏合并擠條得到脫硫劑前驅(qū)體?？疾炝瞬煌辉偕鷾囟取⒃偕账俸脱鯕鉂舛葘?duì)脫硫劑性能的影響，在固定床反應(yīng)器上對(duì)最佳原位再生條件下制備得到的新鮮脫硫劑進(jìn)

3、行多次硫化再生循環(huán)測(cè)試。結(jié)合XRD，SEM，BET和XPS等測(cè)試手段對(duì)脫硫劑樣品進(jìn)行表征分析。同時(shí)用均勻反應(yīng)模型和收縮核模型對(duì)脫硫劑前驅(qū)體在氧氣氣氛下的再生動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，并通過(guò)計(jì)算得到其反應(yīng)級(jí)數(shù)和表觀動(dòng)力學(xué)參數(shù)。得出如下結(jié)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(shí)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(jīng)過(guò)4次硫化再生實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生了較為豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，但多次硫化再生后脫硫劑的活性組分發(fā)生了一定的團(tuán)聚，且顆粒尺寸變大，同時(shí)結(jié)合BET表征可知其比表面和孔容都有所下降，這可能是導(dǎo)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(yīng)模型計(jì)算得出脫硫劑前驅(qū)體氧化再生反應(yīng)速率和氧氣濃度的關(guān)系可以近似視為一級(jí)反應(yīng)。利用收縮核模型對(duì)前驅(qū)體氧化再生過(guò)程的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了描述，由結(jié)果可知，當(dāng)再生轉(zhuǎn)化率低于80%時(shí)，再生反應(yīng)主要為表面化學(xué)反應(yīng)控制階段。當(dāng)再生轉(zhuǎn)化率高于85%時(shí)，再生反應(yīng)主要是顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制。通過(guò)阿倫尼烏斯方程計(jì)算得到表觀化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的