半焦负载Fe基脱硫剂脱硫及再生性能研究.pdf

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1、第39卷第2期煤炭转化Vo1．39No．22016年4月C0ALC0NVERS10NApr．2016半焦负载Fe基脱硫剂脱硫及再生性能研究冯宇”徐静窦金孝。李先春。余江龙摘要利用超声波辅助共沉淀法制备了半焦负载Fe基脱硫剂，在固定床反应器中考察了其脱硫及再生特性．采用x射线衍射(XRD)法和傅立叶红外光谱(FTIR)法对硫化前后及再生后样品的晶体结构和表面化学结构变化进行了表征．结果表明，金属Zn和Cu的加入使得Fe基脱硫剂的脱硫性能得到明显改善，其中半焦负载Fe—Zn—Cu脱硫剂具有最佳脱硫及再生性能．利用水蒸气法再生后的

2、脱硫剂脱硫性能稳定，脱硫荆经多次硫化一再生循环后，仍具有良好的脱硫性能．关键词Fe基脱硫剂，复合金属氧化物，焦炉煤气，脱硫，水蒸气再生中图分类号TQ546．5实验，在再生温度为700℃，水蒸气体积分数为0引言5O，空速为5000h杀件下，对失活后的脱硫剂进行多次硫化一再生循环实验．脱硫前后及再生后的煤炭资源的合理、综合、高效利用是目前备受关脱硫剂样品分别利用XRD和FTIR等表征手段进注的课题，我国作为煤炭消费大国，在积极利用资源行分析检测．的同时也带来了诸多环境问题．焦炉煤气作为煤焦化过程中的主要副产品，在金属冶炼、化工合

3、成和民1实验部分用燃气中均发挥着重要作用．11但焦炉煤气中的含硫成分，作为大气污染物之一，不仅会对生产中的管1．1脱硫剂的制备道设备造成腐蚀，使催化剂中毒，而且对人体危害严重．对高效、低成本和可循环利用脱硫剂的研究是中实验所用原煤为内蒙古呼伦贝尔褐煤，粉碎、筛低温焦炉煤气脱硫研究的重点．半焦负载Fe基脱分后，取粒径大小为75m～125m的煤样，经酸硫剂制备简单，所需氧化铁资源丰富、成本低廉，且洗除杂、干燥后制成酸洗煤．酸洗煤按比例与所需的其具有较高的反应活性和硫容_2]，但脱硫过程中主金属硝酸盐溶液混合，利用超声波辅助共沉淀

4、的方要发生吸热反应，容易造成脱硫剂的烧结．与单一活法，在5O℃下浸渍6h，用氨水调节pH值，过滤，并性组分相比，以Fe，Zn，Cu为活性组分的复合型脱在真空干燥箱中干燥12h制成相应的煤样．取干燥硫剂，金属间可以形成特殊结构，脱硫性能可以得到后煤样2．0g置于石英反应器中，在800。C，氮气气互补l_3。]，使脱硫效果大幅提升．失活后脱硫剂的再氛下热解15min后，水蒸气气化活化30min，制得生及循环利用，是降低成本和回收硫资源的有效途脱硫剂．径．目前，用于脱硫剂再生的气氛多为氧气气氛和水1．2脱硫剂评价指标及表征氧混合气

5、氛，氧气参与再生时，温度急剧升高易造成脱硫剂的烧结，同时释放出较低浓度的SO不利于脱硫后反应器出口煤气中HS的质量分数达硫的回收．而以单独水蒸气为还原气氛，可有效避免到100mg／m。视为脱硫剂失活，对应时间为穿透时再生过程中脱硫剂烧结问题，实验可以得到高浓度间，min．脱硫剂穿透前吸收的总硫量视为穿透硫容．HS气体．_5本研究利用半焦负载不同金属氧化物硼：x[c硼in一叫d]×。制得脱硫剂，在400℃下对模拟焦炉煤气进行脱硫*国家自然科学基金资助项目(21176109)、教育部博士点基金资助项目(2011212011000

6、2)和辽宁科技大学校基金资助项目(2014ON12)．1)硕士生；2)博士、讲师；3)博士、教授；4)教授、博士生导师，辽宁科技大学化工学院，辽宁省先进煤焦化技术重点实验室，114051辽宁鞍山收稿日期：2015—08—30；修回日期：2015—1015煤炭转化式中：。。为空速，h～；Vbj为脱硫剂的体积，L；2：1的物质的量比植入褐煤中，制得半焦负载二元Ms为S元素的摩尔质量，32g／mol；ms为脱硫剂的质金属脱硫剂，按Fe：Zn：Cu物质的量比为2：1：量，g；为标准状况下HzS的摩尔体积，24．5L／too

7、；1制备

8、得到三元金属氧化物脱硫剂．在400℃，t为穿透时间，h；Wi为入口Hs的质量分数，2000h条件下进行脱硫实验．出口HS浓度随时mg／m。；W。为出口H2S的质量分数，mg／m。．间的变化曲线见图2，穿透硫容见图3．本实验利用x射线衍射仪(ShimadzuX-raydiffractometer一7000)对脱硫剂的晶型结构及组成进行分析．利用红外光谱仪(ThermoFisherNicoletIst)对脱硫剂中氧化物和硫化物的官能团进行检测分析，扫描范围为400cm～4000cm～．1．3实验过程用内径为8mm的固定床石英反应

9、装置进行脱硫和再生实验，单次实验的样品用量为0．65g(约1．2mL)．使用电阻炉加热至所需的硫化和再生温度，并通过热电偶进行测温．脱硫反应在400℃下进行，模拟气体的流量由质量流量计控制，空速为2000h．。．再生反应温度为700℃，空速为5000h_。，气氛为水蒸气(50，体积分数)，