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改性氧化锌基脱硫剂制备及脱硫性能的研究

王泽鑫  
【摘要】:以煤炭的气化和焦化技术为主的化工生产系统是实现煤炭洁净利用的有效途径。煤制气中含有的以硫化氢为主的硫化物限制了煤气的利用。因此,煤制气的脱硫净化非常必要。干法脱硫技术因其脱硫精度高、脱硫温度区间宽、可脱除多种硫化物而被广泛应用。由于煤制气成分复杂,干法脱硫中的金属氧化物在脱除煤制气中硫化氢的过程中出现了放硫现象-羰基硫的生成。羰基硫对后续化工生产过程有严重的影响。一般的金属氧化物脱硫剂难以直接有效地脱除COS。因此,研究脱硫过程中降低COS生成具有重要意义。选取氧化锌作为脱硫剂活性组分,碳酸钾、氧化铝作为助剂,通过干混法制备了系列氧化锌基脱硫剂。在固定床上,考察氧化锌基脱硫剂脱除硫化氢的行为及在脱硫过程中COS变化规律。在300℃、空速2000h~(-1)、硫化氢浓度2000-2500ppm条件下,测试了制备的氧化锌基脱硫剂对硫化氢的脱除性能。结果表明:工业活性ZnO系列脱硫剂脱硫穿透时间较短,穿透硫容较低。而碱式碳酸锌分解活性ZnO系列脱硫剂脱硫穿透时间较长,穿透硫容较高。其中,以碱式碳酸锌分解活性Zn O为组分,添加拟薄水铝石分解的γ-Al_2O_3和K_2CO_3助剂后,制备的氧化锌基脱硫剂脱硫活性较佳,穿透硫容达到12.18%。在300℃、气体流量500ml/min、空白石英管条件下,研究气相反应过程中COS生成影响因素。结果表明:CO与H_2S的反应对COS生成起主要的作用,石英反应管对CO与H_2S的反应有催化作用,致使COS的生成。反应气氛中的CO_2、H_2等组分对COS的生成影响作用微弱。在300℃、空速2000h~(-1)、羰基硫浓度1000-1500ppm条件下,测试了未加助剂和添加助剂改性的氧化锌基脱硫剂脱除COS性能。并在300℃、空速2000h~(-1)、硫化氢浓度1000-1500ppm、含CO或CO_2气体条件下,测试氧化锌基脱硫剂脱除H_2S过程中COS变化情况。结果表明:改性的氧化锌基脱硫剂可将COS气体脱除到较低的浓度;改性的氧化锌脱硫剂对COS脱除有转化吸收作用。含CO或CO_2气氛中,改性氧化锌基脱硫剂在脱除H_2S过程中有微量COS生成。脱硫产物ZnS对COS生成具有促进作用,主要通过Zn S与CO/CO_2之间的反应生成了COS。研究了气氛效应对改性的氧化锌基脱硫剂脱硫过程中COS生成的影响。结果发现:反应气氛中的H_2、CO共存时,H_2对COS的产生有抑制作用;当H_2、CO_2共存时,H_2对COS的产生有促进作用。反应气氛中含有H_2O时,H_2O的存在一定程度上降低了COS的生成。


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