高温煤气脱硫剂的研究.docx

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1、高温煤气脱硫剂的研究近几十年来，研究者[1-3]对煤气高温脱硫技术进行了广泛探讨，研究试验的脱硫剂种类繁多。高温脱硫综合性能较好，易再生，用于整体煤气化联合循环发电(IGCC)可能性较大的脱硫剂是复合金属氧化物脱硫剂，包括铁、锌、铜、锰、铬、钒、钙、钛和铝等。有关复合金属氧化物脱硫剂文献报道较多，研究工作较深入的为铁酸锌脱硫剂[4-11]。本文通过分析脱硫剂在高温还原气氛脱硫和高温氧化气氛再生两种不同工况下的物化性能和过程行为，研制高温煤气脱硫剂，并对其脱硫性能进行研究。1实验部分1．1脱硫剂制备以共沉淀法和混捏法相结合

2、制备脱硫剂。采用共沉淀法制取含有活性组分和结构稳定助剂的金属氧化物微细粉体，加入助剂混捏，挤条，干燥和焙烧制得锌铁锰系脱硫剂。1．2脱硫剂表征采用经典BET装置测比表面积；美国麦克仪器公司MIC一9130型孔度仪分析孔容、孔径分布和平均孔径；ZQJ智能颗粒强度仪测压碎强度。1．3试验装置采用固定床脱硫和再生工艺。试验装置如图1所示，陶瓷或不锈钢反应器(φ20mm)装填原粒度[φ3mm×(3~6)mm]脱硫剂30mL。2结果与讨论2．1催化剂物化性能脱硫剂为φ3mm×(5~l0)mm黑褐色条剂，堆积密度1．05g·mL-1

3、，侧压强度58N·cm-1，比表面积12．3m2·g-1，孔容0．36mL·g-1，平均孔径41mm。2．2脱硫剂脱硫和再生工艺条件2．2．1脱硫温度在空速3900h-1叫和进口气H2S含量2．0g·m-3条件下，脱硫温度为350℃时，出口气H2S≤1．0mg·m-3，400℃、450℃、550℃和600℃时，出口气H2S含量均≤0．8mg·m-3，   表明脱硫气温度对脱硫精度没有明显影响。2．2．2进口煤气硫(H2S)含量在温度560℃和压力0．07MPa条件下，进口煤气硫(H2S)含量对脱硫精度的影响见表1。由表1

4、可以看出，进口煤气硫(H2S)含量对脱硫精度影响不大。2．2．3进口煤气硫物种进口煤气硫物种对脱硫精度的影响见图2。由图2可见，脱硫剂可同时脱除H2S和COS，脱除精度高，硫容大。2．2．4煤气空速煤气空速试验结果如表2所示。由表2可以看出，煤气空速对脱硫精度没有明显影响。2．2．5进口煤气水含量在温度560℃、压力0．08MPa、空速5500h-1和进口煤气硫(H2S)含量2．0g·m-3条件下，考察进口煤气水含量对出口煤气硫(H2S)含量的影响，结果如图3所示。由图3可见，进口煤气水含量加大，脱硫剂脱硫精度降低，与脱

5、硫化学反应MeO+H2SMeS+H2O的化学平衡基本原理相一致。2．2．6脱硫剂再生工艺条件空气一氮气气氛再生：(O2)=3％，(N2)=97％，0．07MPa，再生尾气硫物种为硫氧化物，再生终点尾气硫含量≤300mg·M-3,结果见图4。(1)温度650℃,3000h-1；(2)温度620℃,空速2500h-1;(3)温度610℃,空速2500h-1;(4)温度620℃,空速3000h-1;（5）温度640℃,空速2700h-1空气一水蒸汽气氛再生试验： (O2)=2％~3％， (N2)=8％~12％， (H2O)=8

6、5％~90％，0．05MPa，再生尾气硫物种为硫化氢、硫氧化物和单质硫，再生终点尾气硫含≤300 mg·m-3，结果如图5—6。(1)温度550℃，空速2000h-1，再生气 (O2)=3％；(2)温度655℃，空速2000h-1。再生气 (O2)=3％；(3)温度445℃，空速2000h-1，再生气 (O2)=3％；(4)温度560℃，空速1500h-1，再生气 (O2)=2％温度560℃，空速1500h-1。再生气(O2)=2％水蒸汽一氮气气氛再生试验：通氮气升温至500℃后配人水蒸汽进行再生， (H2O)=77％、

7、 (N2)=23％，0．04MPa，l250h-1。再生lh后尾气有H2S气味并逐渐变浓；再生2h检测尾气H2S含量为380mg·m-3，尾气H2S含量太低，再生速率太慢。将再生温度升至610℃，此后检测尾气H2S含量约3300mg·m-3，再生速率提高，但还较慢。水蒸汽一氮气再生24h后改为水蒸汽一空气再生，再生速率大大提高。再生过程尾气硫含量随时间变化如图7所示。对比3种再生试验结果可知，空气一氮气气氛再生，过程稳定，再生耗时较短，尾气硫物种单一；水蒸汽一氮气气氛再生，过程缓慢，再生耗时多，该再生方法可取性不大；空气

8、一水蒸汽气氛再生，再生气价廉易得，再生耗时短，有利于再生尾气硫回收。2．3脱硫一再生循环试验实验室脱硫剂脱硫和再生循环试验实际开车运行800h，脱硫一再生循环操作16次，有效脱硫和再生操作时间累计749h，其中，脱硫操作时间585h，再生操作时间164h。单程脱硫时间平均37h，单程再生时间平均10h，脱硫操作出口煤