Zn-Mn-Cu半焦吸附剂的超声辅助加压浸渍法制备及其脱硫与再生性能的研究

发布时间：2020-05-23 23:53

【摘要】：煤气化技术是煤炭清洁利用的主要途径和清洁煤技术的龙头。在煤气化过程中不可避免地产生含硫污染物，其中90%以上的含硫污染物是以H2S的形式存在。煤气中含有的H2S会腐蚀设备和管道，并使其后续利用过程中的催化剂中毒失活，因此对原料用煤气的H2S含量要求比较苛刻。为了避免煤气生产、利用过程中，常低温脱硫技术引起的煤气潜热和显热的损失，造成的水的浪费和二次污染，中高温干法煤气脱硫工艺成为煤气净化脱除含硫污染物技术的首选。在实验室前期工作的基础上，本文将超声波引入煤气脱硫用吸附剂的制备流程中。载体选择廉价易得和易于改性的褐煤半焦，采用超声辅助加压浸渍法制备锌锰铜复合金属负载型吸附剂。采用常压固定床实验装置，在反应温度为500oC下对吸附剂进行硫化性能评价。利用XRD、BET和TEM等手段对吸附剂硫化前后、超声波施加与否样品的物化性能进行表征，并与其脱硫活性关联分析，以期为选择合适的煤气脱硫用吸附剂的制备条件提供理论基础。选择最佳制备条件下硫化饱和后的吸附剂进行再生探究实验，分别优化出最佳的再生温度和再生气氛等再生条件。主要研究结论如下： a.超声波的存在改善了吸附剂活性组分的分散性和孔隙结构，超声辅助加压浸渍法制备的吸附剂中活性组分的利用率得到提高，脱硫效果明显优于常规加压浸渍法制备的吸附剂。将模拟煤气(CO:35%，H2:39%，H2O:1%，N2：balance)入口H2S浓度从1000ppm左右降低至尾口0.1ppm时的吸附剂穿透时间和穿透硫容分别比常规加压浸渍法制得的吸附剂提高了31.6%和51.5%。 b.优化了超声辅助加压浸渍法的制备条件，浸渍温度200oC，超声功率120W，超声时间90min，焙烧时间2h为最佳操作条件。在最佳制备条件下制得的吸附剂在N2和H2S气氛中进行硫化实验。当入口H2S浓度为2000ppm脱至尾口为0.2ppm，吸附剂的穿透时间可达21.5h，硫容可达16.73%。 c.探讨了温度、氧气含量以及氧气-水蒸气气氛等再生条件对硫化饱和吸附剂再生性能的影响。吸附剂再生后的孔隙结构的烧结、半焦载体的粉化和烧失程度均发生了变化，揭示了炭基材料脱硫吸附剂在氧气再生气氛中存在硫元素和碳元素与氧气竞争反应的机理。
【图文】：

吸附剂制备,高压釜,超声波

图 2.1 吸附剂制备用超声波高压釜Figure 2.1 The ultrasound autoclave for sorbent preparation0 型气相色谱仪，上海海欣色谱仪器有限公司制造，，用于组成，包括 FPD(GDX－303 色谱柱) 和 TCD(GDX-502 色测 H2S 和 COS，TCD 检测 H2、CO、N2、CH4和 CO2，其度是 0.001×10-6。箱，天津市通达实验电炉制造厂制造，使用最高温度 2样品。精微高博科学技术有限公司生产静态氮吸附仪进行吸附定，在-196oC下测定样品吸脱附等温线，由BET方程计算孔径。

活性评价,吸附剂,固定床,脱硫

性组分的上载量由北京普析通用仪器有限责任公司生产的TAS-99光分度计测量。RD 分析在日本岛津 6000 型 X 射线衍射仪上进行，Ni 为滤片，辐压 40kV，电流 30 mA，连续扫描法，扫描范围 2θ=15°~75°，扫描速率壁煤质检测库伦定硫仪，用于吸附剂全硫含量测量。附剂表面形貌结构的表征在JEM-2100F场发射高分辨透射电镜进行，高分辨极靴，样品倾斜角度，X方向±25o，Y方向±30o；点分辨率率为0.1 nm，电子枪亮度≥4×108A/(cm2.sr)；TEM模式下，束斑尺寸倍数2000×~1, 500,000×, EDS/NBD/CBD模式下，束斑尺寸为Φ0.5~定床评价装置如图 2.2 所示，固定床反应器使用外部管式炉加热，为 20 mm 壁厚为 2 mm 石英管作为反应器，吸附剂的装填量为 20 m过吸附剂和避免吸附剂被气体夹带，床层上下空间填充石英棉以分
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ546.5

【参考文献】