载体对Pd-Fe双金属吸附剂中温煤气脱汞活性及再生性能影响的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wenmin673594913
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煤气化是现代煤化工的基础,是应用最广泛的洁净煤技术之一,具有效率高,应用广泛等优点。而煤气化过程中的煤气是还原性气氛,比煤燃烧产生的气量小,导致其释放的单质汞远高于燃煤烟气。单质汞具有神经毒性和生物累积性,对人类健康和生态环境具有严重危害;单质汞又具有极高的挥发性、微溶于水和化学性质稳定等特点,与其他形式的汞相比,其最难除去。因此,研发脱汞性能优异的吸附剂显得尤其重要,同时为了使汞脱除剂在工业中能够得到应用,大大的降低商业化运营成本,对汞吸附饱和后的吸附剂进行再生处理,研究具有良好再生性能的脱汞剂具有重要的现实意义。本课题组前期考察了用等体积浸渍法、共沉淀法和溶剂热法制备Pd-Fe双金属吸附剂在中温模拟煤气中的脱汞性能,实验结果证明Pd-Fe双金属吸附剂优异的脱汞活性,同时进一步研究了吸附剂制备条件和脱汞实验条件对吸附剂脱汞活性的影响。本论文在此基础上选择以Beta分子筛、活性炭和γ-Al2O3作为载体,以贵金属Pd和Fe2O3作为脱汞活性组分,用等体积浸渍法和共沉淀法制备Pd-Fe双金属负载型吸附剂,重点考察了三种载体对吸附剂脱汞活性和再生性能的影响以及气氛对吸附剂脱汞活性的影响,并结合XRD、CO脉冲吸附、FTIR、XPS、BET和Hg0-TPD等表征结果,探讨载体对吸附剂的影响。得到如下主要结论:(1)载体对等体积浸渍法制备Pd-Fe双金属吸附剂的脱汞活性具有明显的影响。Pd-Fe/AC吸附剂的脱汞活性最好,脱汞效率在480 min后可以保持在95%左右。其次是Pd-Fe/Beta吸附剂,脱汞效率在480 min后可以保持在90%左右。Pd-Fe/Al2O3吸附剂的脱汞活性最差,脱汞效率在480min内从98%减小到75%。分析结果表明,Pd-Fe/AC吸附剂上活性组分Pd0的表面含量最高,Pd-Fe/Beta次之,Pd-Fe/Al2O3最小,同时Pd在Pd-Fe/AC吸附剂的分散度最好,Pd-Fe/Al2O3最差,从而导致Pd-Fe/AC的脱汞活性最好,Pd-Fe/Al2O3的脱汞活性最差。(2)载体对等体积浸渍法制备Pd-Fe双金属吸附剂再生性能影响较大。其中Pd-Fe/AC的再生性能最好,第一次脱汞效率在400 min内仍保持在95%以上,经过4次再生后,脱汞效率逐渐降低但仍保持在80%左右。其次是Pd-Fe/Beta吸附剂,初次脱汞效率在400 min内保持在90%左右,经过4次再生后,其脱汞效率逐渐降低但仍保持在75%左右。而Pd-Fe/Al2O3吸附剂再生性能最差,经4次再生后,其脱汞效率仅为25%。其原因是在再生实验中,Pd-Fe/Al2O3吸附剂上生成了较多的Pd S,导致活性组分Pd0含量降低,而Pd S在脱附中不能分解产生Pd0,从而Pd-Fe/Al2O3吸附剂的脱汞效率下降快,再生性能较差。(3)共沉淀法制备双金属吸附剂载体对其再生性能的影响较小,且其规律一致。Pd-Fe/AC吸附剂初次脱汞活性在400 min内保持在95%以上,经过4次再生后,其脱汞效率逐渐降低但仍保持在80%左右。Pd-Fe/Beta和Pd-Fe/Al2O3吸附剂的初次脱汞活性在400 min内保持在90%以上,经过4次再生后,其脱汞效率逐渐降低但仍保持在75%左右。(4)煤气中H2S,H2和CO对共沉淀法制备Pd-Fe/AC、Pd-Fe/Beta和Pd-Fe/Al2O3吸附剂脱汞活性的影响规律基本一致。H2S气氛对吸附剂脱汞活性有明显抑制作用,这可能是加入的H2S与Fe2O3反应生成S0,S0与Pd0反应生成Pd S使活性组分Pd0中毒,从而致使吸附剂的脱汞效率下降。H2和CO气氛对吸附剂脱汞活性有明显促进作用,这可能是H2和CO的加入会缓慢还原出活性组分Pd0,从而提高吸附剂的脱汞效率。
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