高温煤气净化研究-氯化氢和碱金属蒸气的脱除

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1、华东理工大学博士学位论文第1页高温煤气净化研究一氮化氢和碱金属蒸气的脱除摘要阵气化联合循环发电(IGCC)技术是最有发展前途的新一代发电技术，并且是最具商业竞争力的CCT技术。高温煤气净化是实现其高效和低污染的关键环节之一，脱除氯化氢和碱金属蒸气是高温煤气净化的重要内容，同时也是21世纪火力发电新技术中的重要课题少尹一本文在固定床反应器中，对氯化氢的脱除进行了全面的研究，结果表明:以一种价廉易得的天然矿物，碱金属和碱土金属化合物为活性组分，通过大量的筛选实验及与两种工业脱氯剂对比研究，开发研制出性能优良的脱氯剂GHI，为高温含氯气体精脱氯提供了一种高效脱氯剂，其净化度小于Img/-,，穿透

2、氯容量和饱和氯容量分别为37.2%和45.6%.机械强度为84Nlcm，超过了化工部的行业标准(50Nlcm);同时考察了各工艺条件对GHI脱氯性能的影响;等温反应动力学求得GHI与高温煤气中的氯化氢反应的反应级数为1>表观活化能为10.9kJtmol:基于固定床反应器恒定模式行为，研究了脱氯剂高温脱氯过程反应动力学，研究表明:GH1与高温煤气中的氯化氢气体的反应主要受化学反应控制，同时产物层的扩散控制是不容忽视的;对脱氯床层氯分布测定发现:随床层深度的增加，床层中脱氯剂的氯容量迅速下降，在床层的最上部，脱氛剂的氛容量高达45%，几近饱和，而床层的下部却不足1%e‘本文在“行研制的二段控温

3、高温立式反应炉上进行碱金属蒸气脱除实验，结果表明:六种天然矿物及自制吸附剂对碱金属蒸气都具有吸附脱除性能，各吸附剂在有水蒸汽条件下的碱容量均高于无水蒸汽条件下的碱容量，其中自制样GM6,高岭土和活性氧化铝对碱金属蒸气具有较强的吸附作用，同时考察了反应温度和气体流量对三者碱容量的影响;基于固定床反应器恒定模式行为，研究了高岭土、活性氧化铝和GM6高温脱碱金属蒸气过程反应动力学，结果表明高岭土和活性氧化铝对碱金属蒸气的吸附同时受化学反应和产物层的扩散所控制;GM6在无水蒸汽的情况下对碱金属蒸气的吸附主要受固体产物层的内扩散阻力所控制，在有水蒸汽的情况下则同时受化学反应和产物层的扩散所控制;XR

4、D和SEM结果表明无水蒸汽条件下活性氧化铝对碱金属蒸气的吸附是多分子层的物理吸附，吸附的主要阻力集中在碱金属蒸气扩散至吸附剂的内孔;XRD结果同样证明GM6在无水蒸汽条件下对碱金属蒸气的吸附是物理吸附，GM6在有水蒸汽条件下进行的主要是化学吸附:实验采用固定床反应器，利用管道煤气为载气，对活性氧化铝、高岭土和GM6的脱碱性能进行研究，原子吸收光谱法和电位滴定法证明此时活性A1203,高岭土和GM6对碱i}1xAil5+AffY>l)Xt14PAOfo互一关键词:高温煤气，吸附剂，氯化氢，碱金属蒸%;反应动力学1第II页华东理工大学博士学位论文StudyontheHighTemperatur

5、eCoalGasCleaning-----HydrogenChlorideandAlkaliMetalVaporRemovingAbstractTheintegratedcoalgasificationcombinedcycle(IGCC)isanewpower-generationschemeandapromisingtechnologyofcoalcleaningtechnology(CCT).Hightemperaturecoalgascleaningisoneofkeylinkstorealizeitshigherefficiencyandlesspollution.TheHCI-

6、removalandtheremovalofalkalimetalvaporfromhightemperaturecoalgasarenotonlyasignificantpartofhightemperaturecoalgascleaningbutalsoanimportantsubjectofnewfired-powergenerationtechnologiesintothe21-stcentury.Inthispaper,anewtypeofHCI-removalsobentGHIforhightemperaturecleaningofcoalgaswasself-madeinth

7、elab.Thesorbentmadeofanaturalmineral,Ca(OH)z,Na2CO3andNaHCO3hashighbreakthroughchlorinecontentof37.2%(intheconditionof650'C.2500h''spacevelocityand1800ppmHCIinputconcentration)andhighmechanicalstrength.Itcanbeapp