气氛效应对铁锰基吸附剂中高温煤气脱硫性能的影响.pdf

第 43卷 第 4期 煤 化 工 Vo1．43 No．4 2015年 8月 CoalChemicalIndustry Aug．2015 气氛效应对铁锰基吸附剂中高温煤气脱硫性能的影响 王海堂llz，任秀蓉 ，常丽萍1 (1．太原理工大学 煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，山西 太原 030024； 2．山西煤炭管理干部学院，山西 晋 中 030600) 摘 要 考察了 、cO、cO。和H20等单独或同时存在下，气氛对铁锰基吸附剂硫化性能的影响。结果表明： 吸附剂中的Mn0 Fe0：较易被H：或c0还原为与H2S反应能力较佳的Mn0、Fe0，由于H与吸附剂中的品格氧 结合，从而改变金属氧化物的价态 ，并改善吸附剂的孑L隙率 ，有利于中高温煤气中Hs的脱除；但 与c0同时存 在时，因还原性的增强和cO歧化反应产生积炭 ，又会严重破坏吸附剂的结构 。c0：与Hs在吸附剂表面上发生竞 争吸附，不利于吸附剂上硫化反应的进行 ；但 c0能够改善 cO歧化反应生成积炭和碳化铁破坏吸附剂结构稳定 性的行为。H20是硫化反应产物之一，对吸附剂的硫化性能具有抑制作用，但其作用可以通过水煤气变换反应减弱。 关键词 气氛效应 ，Fe—Mn基吸附剂 ，硫化性能 ，中高温煤气，积炭 文章编号：1005—9598(2015)中图分类号 ：TQ546．5 文献标识码 ：A 气化是煤炭清洁转化利用的核心技术 ，具有广泛 引起严重的积炭。H体积分数低于30％将有利于ZnO 应用前景的煤基多联产系统就是以气化为基础的洁 脱硫 ，而H体积分数超过 30％则会导致反应速率的下 净煤技术。但来 自气化炉的煤基气体中含有以H，s为 降Is]。T．H．Ko等 通过研究也认为cO会促进硫化反 主的含硫气体，不仅会腐蚀设备、污染环境 ，还能引起 应的进行，而H，似乎对含红土的吸附剂的硫化反应 下游合成工艺中催化剂中毒失效 ，因此煤气脱硫净化 具有负面影响 ，并通过水煤气变换反应对此现象进行 已成为洁净煤技术的一个关键步骤 [1-2]。在较低的温 了解释。在不同的吸附剂和反应气体条件下 ，c0和 度下对热煤气进行脱硫操作 ，将损失显热 、浪费能量 ， 对硫化反应的影响也不同，目前对这些现象的深层原 从而引起系统效率的降低 ，同时也会因气体温度的降 因还未能完全解释。因此 ，有必要对煤基气体中的非 低和升高增加设备投资，在中高温条件下对热煤气进 硫气体对吸附剂硫化性能的影响机理进一步深入探 行 H，s的脱除是避免这一不足的可行途径 口]。 讨。笔者基于课题组前期优化出的具有较好脱硫行为 热煤气脱硫净化主要是利用金属氧化物与 H：s 的铁锰基吸附剂 7[]，在模拟煤气中考察了非硫气体(c0、 反应生成金属硫化物来实现，在脱硫过程 中，不仅存 c0、H、H20)对吸附剂中高温硫化性能的影响。 在 H2S与金属氧化物的反应 ，共存的其他气体也可能 占据吸附剂表面活性位或与脱硫用金属氧化物吸附 1 实 验 剂发生反应 ，从而影响硫化反应的顺利进行。相对于 H：s而言， 、c0、cO：和 H20等非硫气体在煤气 中所 占 实验采用的铁锰基吸附剂是将 n(Fe)：n(Mn)：7： 比例很大，其对吸附剂硫化性能的影响复杂而显著。 3的铁锰复合金属氧化物 、黏土 、可溶性淀粉按一定 已有研究表明，cO对脱除 H。s反应有显著的影响Ⅲ， 比例均匀混合 ，并加入一定量去离子水 ，通过挤条机 当 (C0)≤10％B,3，不管0存在与否，c0都会促进反 制成 3ilun×3inot的柱状 ，于 343K隔夜烘干 ，在马弗 应的进行 ；当 (CO)≥15％，CO会抑制反应的进行或 炉中 10