煤炭是我国能源和化工原料的主要来源,是国民经济发展的支柱。合理的利用煤炭资源对推动我国经济、社会和环境的健康发展具有重要的意义。以煤为原料发电是煤炭利用的最主要形式。新型的煤气蒸汽联合循环(IGCC)和燃料电池(FC)被公认为是最具发展潜力的高效率、低污染的发电技术。这些技术对煤气中硫化物的含量有严格的要求,如IGCC要求硫必须被脱至100 ppm以下,而FC则要求硫含量在1 ppm以下。煤气脱硫已成为IGCC和FC的关键技术。高温煤气脱硫技术目前存在的主要问题是脱硫剂在循环使用中的性能不稳定。另外,脱硫剂在各气氛环境下,特别是在强还原性气氛下的脱硫过程尚不清楚,这也制约了脱硫技术的发展。本论文从脱硫剂织构角度出发,探讨织构对脱硫剂稳定性的影响,同时考虑H：气氛下的脱硫行为。论文首先采用乳液聚合和无皂乳液聚合的方法合成出不同粒径的聚苯乙烯(PS)微球,并以此为造孔剂,钢厂赤泥为活性组分来源,添加一定量的粘土助剂,经干混法制备出具有不同织构的氧化铁系列脱硫剂。在固定床反应器上对制备出的脱硫剂性能进行了评价；在热重仪上对脱硫剂的硫化动力学和还原影响进行了研究,结合压汞法、N2吸附法、XRD、XPS及SEM等表征手段,探讨了织构对脱硫剂脱硫性能的影响机理,以及还原对脱硫行为的影响。得出的主要结论如下：1.乳液聚合法可以合成粒径小于100 nm的聚苯乙烯微球,无皂乳液聚合法可以合成出粒径为200-800 nm的聚苯乙烯微球。以不同粒径的聚苯乙烯微球为造孔剂可制备出织构不同的系列脱硫剂。2.在温度500℃,模拟真实煤气气氛条件下,采用固定床反应器对所制备的氧化铁脱硫剂进行活性的评价和循环稳定性测试。实验结果显示,孔径大、分形维数小的脱硫剂表现出了较高的初硫容和循环硫容,脱硫剂的硫容、循环硫容与其含有的200 nm以上孔的孔容成正的相关性,说明大孔有利于脱硫。3.采用热重分析仪研究了脱硫剂的硫化动力学行为。结果表明,改良收缩核模型适合微观动力学表征,等效粒子模型适合宏观动力学表征。由微观动力学研究得出,脱硫剂的表面化学反应活化能为28.7 kJ/mol,扩散控制活化能为16.9 kJ/mol。对四种具有不同织构特性的脱硫剂的宏观动力学研究结果表明,不同脱硫剂的表面化学反应活化能相近,而扩散活化能随着脱硫剂的孔径增大而减小,反映出织构对氧化铁脱硫性能的影响主要是通过扩散影响进行的。4.在热重上研究了H：气氛及预还原对硫化行为的影响,用等效粒子模型表征了H2气氛下及不同预还原程度下氧化铁脱硫的宏观反应动力学。研究表明,H2的存在抑制了脱硫剂和H2S的反应；提高硫化温度一定程度上可缓减氢气的抑制作用；H2气氛下的氧化铁与H2S的表面化学反应活化能比无H：气氛下的要高很多。5.在300℃-650℃温区,预还原后脱硫剂的活性随温度的升高而升高,而未经还原的脱硫剂在直接硫化过程中,其活性随着温度的改变有一定逆转。不同的还原程度下,脱硫剂的硫化反应活化能有较大的差异。表面化学反应活化能随着还原时间的延长而降低,说明经过还原后的脱硫剂反应活性提高,也即低价态的铁氧化物和H2S发生反应的活性较高。但还原时间过长却使扩散活化能有增大的趋势,这可能是由于还原程度的加深,会导致脱硫剂的孔结构破坏。