γ-AlO为载体锌基中高温煤气脱硫剂的性能研究和改性

摘要

煤是我国的主要化石能源，也是一种重要的原材料，但煤转化过程中带来的污染物必须给予足够的重视，采取有效的措施进行脱除。煤气中存在的硫化氢，二氧化硫，羰基硫等含硫气体的中高温脱除是煤气化为源头的转化技术的关键。锌基脱硫剂由于脱硫精度高，当气体中有氢存在时，羰基硫、二硫化碳等会在反应温度下发生转化反应，反应生成的H2S也可被氧化锌吸收。采用氧化锌作为脱硫剂的主要活性组分，通过添加不同金属氧化物对其进行改性，可以达到提高硫容、改善机械强度和使用寿命等目的。基于文献及已有工作基础，本文选用氧化锰﹑氧化镧和氧化镍为活性组分添加剂，γ-Al2O3为载体，制备了系列锌基脱硫剂，对其在中高温条件下的脱硫性能进行了较为系统的研究。
　　 采用常压固定床实验装置，使用模拟煤气(CO: 35vol[％]，H2: 55vol[％]，N2: balance gas，入口H2S 浓度控制在500 ppm 左右)在300-500℃温度范围对所制备脱硫剂的硫化性能进行了分析。利用XRD和BET等手段对脱硫剂样品硫化前后进行了表征，为选择合适的脱硫剂制备条件和实验条件提供理论基础。研究结果表明，γ-Al2O3 本身作为一种碱性载体，也具有一定的脱硫能力，可以作为优良的中高温煤气脱硫剂载体使用；载体的预处理对氧化锌脱硫剂的硫化具有促进作用；煅烧气氛对氧化锌脱硫剂有一定影响，在空气中煅烧的氧化锌脱硫剂与氮气氛相比具有良好的硫化效果。
　　 负载含量对氧化锌脱硫剂的硫化性能有较大影响，ZnO 与γ-Al2O3 质量比为0.25的脱硫剂Z25A 具有最佳利用率，在400℃时硫容可达3.25g S/100gsorbent，利用率达到41.34[％]。硫化氢入口浓度越高，活性组分的利用率越高；空速对氧化锌脱硫剂的硫化性能不成线性关系，存在2000h-1的最佳空速。氧化锌的最佳脱硫温度为500℃，穿透时间为16h，硫容可达4.25g S/100gsorbent；氧化锰和氧化镧的加入没有有效地改善脱硫剂的硫容，氧化镍的加入使氧化锌脱硫剂的活性组分的利用率明显提高，硫化温度为500℃时，硫容最大提高了15[％]；经过镍改性的氧化锌脱硫剂Z25Ni6A 活性组分利用率高，并能在一定程度上抑制COS的生成。