热煤气纳米脱硫剂硫化及再生基础研究

来源 :中国科学院山西煤炭化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoujianqin
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煤基多联产是以煤气化为基础的先进能源转化技术,因其能够实现煤炭资源的高效洁净经济利用而被认为是二十一世纪最有前景的煤炭利用途径。而干法热煤气脱硫净化技术是提高过程效率的重要途径,具有简化工艺流程,降低设备投资,提高系统效率的优点。国内外目前研究的重点是中温煤气脱硫,脱硫温度在350~550℃之间。根据气化煤气与焦炉煤气多联产技术的需要,脱硫温度宜在200~350℃之间。在此中低温下,脱硫剂存在的主要问题是反应活性低,再生温度高且容易失活。因此,如何改善脱硫剂的低温活性并降低其再生温度,提高脱硫剂的稳定性是本论文的主要研究目的。   论文包括以下六个章节:   第一章为文献综述及课题选择。通过查阅有关煤气脱硫净化的文献资料,包括湿法脱硫和干法脱硫,重点评述了低温脱硫、中温脱硫和高温脱硫的优缺点,指出了干法热煤气脱硫的发展趋势,同时明确了在课题所要求的温度范围内现有脱硫剂存在的主要问题是反应活性低且再生温度高。据此提出了本课题研究目的和主要研究内容。   第二章为实验装置和主要测试手段。介绍了实验设备、分析方法和表征手段。   第三章考察了制备方法对脱硫剂脱硫性能的影响。溶胶-凝胶法由于其所制备的材料具有纳米特性已成功用于催化剂制备,因此本文试图用该法制备脱硫剂并比较了溶胶-凝胶法中两种不同途径,即溶胶-凝胶自燃法和硬脂酸前驱体法所制脱硫剂的性能差别。实验结果表明,两种途径所制脱硫剂均有较好的脱硫性能和再生性能,但溶胶-凝胶自燃法由于反应条件温和、制备成本低而更具开发应用潜力。因此,本论文选择了溶胶-凝胶自燃法作为脱硫剂的制备方法。同时,借助BET、XRD、SEM和TPR/TPO等分析表征手段对影响脱硫剂脱硫反应活性的机理进行了初步探讨。   第四章考察了脱硫剂组成以及添加助剂对脱硫剂硫化以及再生性能的影响。由于ZnFe2O4复合物在低温下难以分解,因此在所考察温区的低温段脱硫剂组成中的Fe2O3含量不宜过高,甚至不应添加在脱硫剂组成中,据此将200~350℃的温区再细分成三个更小的温区,并对每一小温区采用不同的脱硫剂组成。同时,通过添加镍对每一小温区内的脱硫剂进行改性,从而制备出了适合各个温区脱硫反应活性要求的脱硫剂。   第五章以ZCN-脱硫剂为例,考察了进口气氛组成对脱硫剂脱硫性能的影响,包括H2S、H2、CO以及水气含量的影响。实验结果表明,H2和水蒸气对脱硫剂脱硫性能有负面影响,而CO对脱硫剂的脱硫性能有促进作用。最后又以此脱硫剂为对象,对其进行了硫化/再生循环评价,考察了其在循环使用过程中的稳定性并发现其性能基本稳定。   第六章为工作总结和展望。对论文工作进行总结,指出论文中有待进一步深入研究的问题,并对中低温煤气脱硫剂的开发提出合理的建议,指出今后的工作方向。
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