超低硫铜基脱硫剂的制备及其脱硫性能研究

发布时间：2020-07-23 03:25

【摘要】：为改善我国富煤、缺气、少油的能源现状,开发煤炭液化产品及清洁燃料利用技术已得到初步发展。煤炭液化过程中费托合成催化剂对原料气中总硫含量特别是羰基硫和硫化氢要求极高,必须小于10ppb,否则引起费托合成催化剂中毒失活。而通过一系列脱硫处理原料气中总硫含量一般在0.05ppm-0.5ppm之间,还需进一步脱硫至10ppb以下,要求脱硫剂具有非常高的脱硫精度。本文为解决脱硫剂脱硫精度低的问题,以金属氧化铜作为脱硫剂主要活性组分,氧化铝作为主要载体制备铜基脱硫剂,对脱硫剂进行一系列表征并在500h~(-1)条件下以H_2S、COS为目标污染物进行脱硫评价。主要研究内容如下:1.采用共沉淀法和浸渍法制备铜基脱硫剂,进行脱硫活性评价和脱硫剂分析表征,探究制备方法对脱硫剂结构和脱硫性能的影响。结果表明:共沉淀法和浸渍法得铜基脱硫剂穿透容量分别为9.56%和4.8%,比表面58.91m~2/g和139.93m~2/g,而共沉淀法制备铜基脱硫剂的平均孔径为11.44nm是浸渍法制得铜基脱硫剂的1.4倍,说明制备方法对铜基脱硫剂孔结构布影响较大,孔径是脱硫过程的关键因素。2.以共沉淀法为基础制备铜基脱硫剂,改变焙烧温度,对所得脱硫剂进行评价表征,结果表明:经400℃焙烧的脱硫剂穿透硫容最高10.88%,比表面50.42m~2/g,继续提高焙烧温度至600℃,比表面积和硫容下降至30.54m~2/g和7.34%,这可能是因为脱硫剂内部烧结引起孔道坍塌。设计沉淀剂与金属盐的摩尔,铜铝摩尔比,反应温度三因素三水平正交试验得出结论:各因素对铜基脱硫剂穿透硫容的影响程度大小则依次为:n_(Al)/n_(Cu)摩尔比盐碱摩尔比反应温度。以及分别做出单因素试验来确定脱硫剂制备最佳工艺条件载铜量67.5%、盐碱摩尔比为1/1.25、温度70℃。3.为了提高铜基脱硫剂对于H_2S和COS的脱除能力,添加第三金属制备铜基复合金属脱硫剂。对复合脱硫剂的脱硫性能与组成结构进行分析,结果显示:添加第三金属后脱硫剂比表面都有提高,加入金属Mn比表面积最大为119.128m~2·g~(-1),穿透硫容22.43%,加入金属Zn后孔容与孔径变化较小,CuO结晶度变化不大,但穿透硫容最大25.74%,可能是因为锌进入氧化铜晶格形成固融体;Ca-Cu-Al复合脱硫剂和Mg-Cu-Al反而对脱硫效果造成负面影响,因为Ca的加入对CuO结晶造成影响,结晶度降低。而Mg的加入使复合脱硫剂的孔容和孔径得到大幅提升,平均孔径达到18.89nm,孔容为0.41cm~3/g,大孔分布达到42.97%,说明孔尺寸分布对于脱硫效果影响较大,大孔并不利于硫化氢与羰基硫脱除。
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ421;TQ529.2
【图文】：

评价装置,脱硫,固定床,评价条件

图 2.2 脱硫评价装置图Figure 2.2 the desulfurizationEvaluation device diagram2.3.1 固定床评价条件在固定床评价装置中，评价本试验中，评价用原料气（H2S+COS/N2）进口硫化氢含量控制在 7000ppm 左右（以下所述 ppm 均为体积 ppm），空速 500h，脱硫

脱硫剂,铜基,穿透曲线

图 3.1 铜基脱硫剂对 H2S 吸附穿透曲线图Figure 3.1 Adsorption and penetration curve of H2S by Cu-based desulfurize

吸附容量,脱硫剂,铜基

17图 3.2 铜基脱硫剂对 H2S 吸附容量图Figure 3.2 Adsorption capacity of Cu-based desulfurizer for H2

【参考文献】