栲胶脱硫过程中单质硫生成机理.pdf

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1、栲胶脱硫过程中单质硫生成机理张卫帅，董跃2，凌开成，李逢玲，_-Y--JJl~华，牛艳霞(1．太原理工大学化学化工学院，山西太原030024；2．太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原030024；3．太原重工股份有限公司煤化工设备分公司，山西太原030024)摘要：采用循环伏安法研究了栲胶脱硫过程中HS一和V之间的氧化还原反应。实验结果表明：在栲胶脱硫过程中，Hs一和V之间的反应有多硫离子s一生成，多硫离子是反应过程中的活性中间产物，其进一步转化可生成单质硫S。随着反应物V浓度的增加，单质硫的生成速率增加。最后，提出了一种硫氢根HS一和V反应生成单质硫s的自

2、由基机理。关键词：栲胶脱硫；多硫离子；单质硫；自由基机理中图分类号：TQ546．5文献标识码：A文章编号：1006—6772(2011)02—0060—04栲胶脱硫工艺是一种脱除各种燃料气中H：s气式(2)和式(3)中，TEos为醌态栲胶，TErs为酚态体的湿法脱硫工艺，其本质就是将燃料气中的Hs栲胶。转化为固态的单质硫。理论上，工艺过程只消耗空反应(1)中虽然单质硫s氧化价态为0价，但气中的氧气，而其他物料如碱、钒及栲胶等组分均是此反应并不能反映单质硫真实的生成过程。单可循环再生，且无任何副反应，无污染物排放。实质硫绝大部分是稳定的环状s，它是以多硫离子或际生

3、产中，栲胶脱硫的反应机理很复杂，且存在着多硫单质为中间产物一步一步生成的。研究发现许多副反应，副产物的生成将影响栲胶脱硫液的性HS一与V2种溶液混合后，溶液瞬间变为黄色，数质，并进一步影响脱硫效率和操作稳定性_lJ。各种秒后变为深棕色，30rain后在容器底部发现乳黄色燃料气中H，s首先被碱液吸收，生成HS一，然后通沉淀，经XRD分析，该沉淀为具有稳定结构的环状过氧化剂氧化生成单质硫，最后通过分离过程排出单质硫S。多硫离子S的水溶液呈黄色，且随脱硫系统。通常认为，H：S气体被碱液吸收后生成着值的增加，溶液颜色逐渐由浅黄色变为橙的HS一与氧化剂V¨反应是栲胶脱硫技

4、术的核色J。因此，可以认为HS一与v“的反应中很可能心。栲胶脱硫法以V¨作为催化剂，栲胶作为助有多硫离子生成。催化剂。硫单质的生成过程如下：HS一+V—}S。+H+V(1)1实验部分此时还原态V被栲胶氧化再生后作为催化剂1．1试剂与仪器返回反应系统，还原态栲胶则被空气中的氧气氧化实验用试剂为KC1，NaVO，·2H20，NaS·返回系统。V4+TEos—V+TErs(2)9H：0，Na：CO3和NaHCO，，均为分析纯；循环伏安测TErs+—1O定使用EC2Lab软件控制的多通道PrinstonVMP32—TE。s+H2O(3)电化学系统，采用三电极体系：铂丝为

5、对电极，饱和收稿日期：2010—11—30基金项目：山西省科技攻关项目(2007032039)作者简介：张P_{J@(]985-)，男，河南巩义人，在读硕士，主要从事湿法脱硫技术方面的研究。通讯作者：凌开成。E-moil：lingkc@tyut．educn《洁净煤技术)2011年第17卷第2期r]中国科技核心期刊全国中文核心期刊矿业类核心期刊J甘汞电极为参比电极，JM一01型悬汞电极为工作其中氧化反应式(7)为特征氧化反应，相应特电极。征氧化电位为一0．586V左右。1．2溶液配制(1)KC1电解液的配制用新煮沸的蒸馏水溶解一定量的KCI，浓度0．1mol／L和

6、0．5mol／L，备用。(2)电解缓冲溶液的配制用KC1电解液溶解2g／LNa：CO3和20LNaHCO，振荡至完全溶解，备用；经测定，溶液pH一U．9一U．～U．／一U．6一U．一U．4一U．j—U．2值为8．84。电位／V(3)HS一和V”溶液配制图1S一在不同扫描速率下的伏安循环称取一定量的Na2S·9H2O和NaVO，·2HO，2．2溶液电解质强度的影响用步骤2中的电解缓冲溶液溶解，备用。以S的水溶液为研究对象，考查溶液电解质强(4)单质硫s溶液配制度对实验结果的影响。图2给出了0．05moL／L和称取过量的单质硫S，用步骤2中的电解缓冲0．1mol／L

7、KC1电解缓冲液中，单质硫S在悬汞电极溶液溶解，待溶解完全时，过滤备用。(5)多硫离子s一溶液的配制的伏安循环。由图2可知，0．1mol／LKC1电解缓冲液中单质硫S的反应峰明显高于0．05mol／LKC1电移取一定体积的HS一宣储＼备液，一按一照一定的物质OOOOOO0解缓冲液中的反应峰。这是因为电解质浓度的增的量比(s。／S一)加人单质硫，N：保护和50℃条件加提高了溶液的导电性能，促使电流峰高且窄，这下在恒温水浴中反应16h，之后在保护下快速过将便于某些相近峰的分离，因此，后续实验中选用滤除去多余的单质硫J。多硫离子的生成反应为：0．1mol／LKC1电解

8、缓冲液作为实验溶剂。实验