三维有序大孔Fe_2O_3/SiO_2复合脱硫剂中温脱硫性能及再生行为研究

采用胶晶模板法制备了一系列具有三维有序大孔结构的氧化铁和氧化铁-二氧化硅复合脱硫剂,并采用固定床动态实验考察了其中温脱硫性能及其再生行为。硫化前后样品采用X射线衍射仪(XRD)、N_2吸附、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术进行了表征。结果表明,与三维有序大孔氧化铁脱硫剂相比,脱硫剂中引入SiO_2可以极大地提高脱硫剂的比表面积和Fe_2O_3的分散性,并且可以减小Fe_2O_3的晶粒尺寸,进而有利于提高脱硫剂的脱硫精度和脱硫性能。另外,脱硫剂的脱硫性能与PS微球的直径和硫化温度有关,样品的脱硫性能随着PS微球直径的增大和硫化温度的升高均呈现先增大后减小的趋势。当PS微球直径为175 nm,脱硫温度为300℃时,脱硫剂的硫容最优,其穿透硫容和饱和硫容分别为51.6%和73.2%。再生实验结果表明,三维有序大孔结构可以极大地降低样品的再生温度,样品的最佳再生温度为300℃。     

氧化铁吸收S0_2的反应机理

通过实验,研究了三种晶型的氧化铁脱硫剂(Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3和α-Fe_2O_8)对SO_2的吸收特性。结果表明,在380～450℃的温度范围,对于新制脱硫剂,Fe_3O_4的脱硫速率最快;而对于再生后的脱硫剂,不同初始晶型的氧化铁均转化成α-Fe_2O_3,并且其活性较初始α-Fe_2O_3有较大幅度的提高。X射线分析表明,氧化铁吸收SO_2后的产物主要为Fe_2(SO_4)_3。吸收剂在645℃下再生,放出SO_2和SO_3。对氧化铁吸收SO_2的过程进行了热力学计算,表明在450℃下,吸收反应为不可逆反应,脱硫率可达100％。探讨了因氧化铁表面吸附水蒸汽而加速SO_2吸附及氧化的作用机理。     

热煤气一体化净化工艺中的脱硫反应特征

利用固定床反应器考察了高温煤气脱硫除尘一体化净化工艺中沉积粉尘对高温煤气脱硫剂脱硫性能的影响.结果表明,表面沉积粉尘对脱硫剂初次硫化行为有明显的影响,且与脱硫剂的组成和结构有关.利用钢厂赤泥制备的脱硫剂,含有多种惰性杂质,且具有较大的孔径结构,易于和粗煤气中的粉尘作用,造成脱硫剂硫容的减小.硫化气氛中,H2O的存在造成脱硫剂硫容和脱硫效率的降低,但不会影响因表面沉积粉尘造成的脱硫剂硫容的减小.多次硫化-再生循环实验表明,硫化-再生循环过程有助于减小表面沉积粉尘对脱硫剂脱硫行为的影响.经历一定次数的硫化-再生循环后,粉尘对脱硫剂脱硫行为的影响逐渐消失.     

转化吸收型氧化锌基脱硫剂脱除H2S和COS性能

以前驱物工业活性ZnO和碱式碳酸锌分解的ZnO为脱硫剂活性组分,在引入结构助剂γ-Al_2O_3、碱性助剂K2CO3改性的基础上,制备出转化吸收型氧化锌基脱硫剂。在300℃、空速2000h–1及常压下,考察了活性组分ZnO前驱物种类及不同前驱物制备的助剂γ-Al_2O_3对氧化锌基脱硫剂脱除硫化物性能的影响。结果表明:改性氧化锌基脱硫剂的孔隙结构和碱性显著影响其脱硫性能。与工业活性ZnO制备的氧化锌脱硫剂相比,以碱式碳酸锌分解的ZnO制备的脱硫剂对硫化氢的脱除效率和穿透硫容更高,穿透硫容约增加10倍。不同前驱物制备的γ-Al_2O_3对氧化锌基脱硫剂脱硫性能有较大影响。其中,拟薄水铝石分解的γ-Al_2O_3显著提高了氧化锌基脱硫剂脱硫性能,穿透硫容达12.18%。以碱式碳酸锌分解ZnO为活性组分,添加拟薄水铝石分解的γ-Al_2O_3和碱性助剂K2CO3制备的改性氧化锌基脱硫剂对COS的脱除起到转化与吸收作用,COS转化率达99.98%,穿透硫容为4.03%。     

甲醇合成中硫和硫化物精脱除技术

介绍了几种干法脱硫剂的工作机理及应用条件,阐述了有机硫的水解和脱除机理。从脱硫剂的性质上看,氧化铁和锰矿脱硫剂硫容大,但脱硫精度低;氧化锌脱硫剂脱硫精度高,但硫容小、不易再生,且使用成本高;活性炭脱硫剂脱硫精度高、硫容大,应在有氧气氛中使用。对于有机硫而言,加氢转化和水解都能满足脱除要求。     

锰系可再生高温脱硫剂的制备及其性能测试

煤气的高温脱硫净化是 IGCC 和 DRI 生产的瓶颈,直接影响整个过程的热效率。在50℃、pH值约为9的条件下采用硝酸锰、硝酸铝混合溶液与氨水进行共沉淀,制备了锰含量不同的脱硫剂,在固定床反应器中考察了脱硫剂的硫化及再生性能,并利用XRD、SEM、BET等手段表征了脱硫剂在硫化/再生过程中的物相和结构变化。共沉淀法制备的脱硫剂Mn/Al分散性好,在850℃高温下进行脱硫反应可以定量快速进行。脱硫硫容与脱硫剂锰含量呈正比,Mn-S/Mn-O交换原子比在0.90~0.95之间,改变空速和进口H₂S含量并不改变脱硫硫容。采用O₂浓度为3%的稀释空气在850℃下再生,再生后的硫容稳定,说明所制备的脱硫剂可用于高温可再生脱硫。     

固体脱硫剂的应用研究及展望

分析总结了铁系、锌系、锰系和活性炭系等固体脱硫剂的特点与应用研究现状。氧化铁属常温脱硫剂．可单独使用或与羰基硫水解催化剂联合使用,但脱硫精度低,复合后脱硫精度提高但温度也随之提高：锌系脱硫剂脱硫温度较高,但脱硫精度可靠,在工业上广泛应用;锰系脱硫剂高温时性能优越且再生能力强,但低温时硫容小,常用于高温烟气脱硫;活性炭系脱硫剂较适于有机硫的脱除。     

氧化铁肿硫剂硫容的不同测定方法及其结果比较

介绍了一种氧化铁脱硫剂硫容的原粒度测定方法,并与小粒度测定方法作了对经实验,实验结果表明,原粒度检测方法更接近于工业应用,同是,EF－2型氧化铁精脱硫剂国内其它牌号氧化铁脱硫剂相经脱硫精度高,反应速度快,穿透硫容大,强度高,耐水性能好等特点。     

半焦负载铁基脱硫剂及其焦炉煤气脱硫特性

对超声波辅助浸渍法制备褐煤半焦为载体的Fe及Fe-Cu脱硫剂可行性进行了研究,考察了脱硫剂最佳制备工艺和硫化温度对脱硫剂硫化性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)及带有能谱分析的电子扫描显微镜(SEM-EDS)分析硫化前后脱硫剂的晶体结构和表面形貌的变化,利用傅立叶红外仪(FTIR)分析表征脱硫前后的脱硫剂官能团变化.结果表明,当超声清洗器功率为100 W时,制取脱硫剂的最佳条件是超声浸渍时间为5h,共沉淀时间为3h,超声波水浴温度为60℃.活性半焦负载的脱硫剂能够有效脱除焦炉煤气中的H2S和COS.随着硫化温度的升高,穿透时间和硫容均增加,在脱硫温度为400℃时具有最大的穿透硫容和穿透时间,且Cu元素的加入使半焦负载的铁基脱硫剂脱硫效果明显增强.     

凹凸棒石基脱硫剂的制备及其性能评价

采用沉淀法在凹凸棒石表面分别负载了铁和锌元素,制得Fe/凹凸棒石脱硫剂和Zn/凹凸棒石脱硫剂。用XRD、TEM和TPR等方法表征制得的两种凹凸棒石基脱硫剂,研究凹凸棒石基脱硫剂在氨水、盐酸中的稳定性;通过检测脱硫过程中尾气中H2S浓度的变化并分析脱硫剂的硫容比较两种脱硫剂的脱硫性能。分析了粒度、负载量和自体再生次数对铁脱硫剂的硫容的影响。结果表明,活性组分在凹凸棒石表面负载均匀;铁脱硫剂的脱硫性能较好,其硫容是活性炭的120倍,是锌脱硫剂的7.67倍;减小粒度和增加负载量都可以提高硫容,其自体有再生能力但再生仅能恢复脱硫剂的部分脱硫功能。Fe/凹凸棒石脱硫剂在脱硫领域有较好的应用前景。     

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。     

铁钙混合氧化物脱硫剂的硫化与再生过程研究

煤炭是世界上最丰富的化石燃料,有效提高煤炭利用效率和控制环境污染是目前面临的重要研究课题。先进的整体煤气联合循环发电（IGCC）和燃料电池（MCFC）技术被认为是煤炭利用的最佳途径。高温脱除燃料 气中的H2S是其中的关键技术,高温脱硫目前存在的问题是脱硫剂使用过程的粉化。本文研制出铁钙混合氧化物脱硫剂,采用固定床反应器,考察了不同配比铁混合氧化物的硫化及再生性能。结果表明,当Fe2O3与CaO等摩尔比时,脱硫剂有良好的硫化和再生性能。用H2O（g) O2进行再生时,先后有H2S和SO2逸出,并伴有单质硫形成。该脱硫剂连续硫化－再生循环稳定,且硫容逐渐增加,脱硫效率和机械强度亦逐步提高。     

微波对ZnFe_2O_4高温煤气脱硫剂结构的影响

采用固定床硫化装置评价了微波和常规焙烧方式所得铁酸锌煤气脱硫剂的脱硫性能,发现微波焙烧方式制备的脱硫剂表现出更好的脱硫活性,这主要是由该焙烧方式下的微波效应引起的。采用XRD、XPS、氮吸附、SEM等表征手段对新鲜脱硫剂和硫化后脱硫剂的结构进行深入分析,结果表明:与传统方式相比,微波煅烧所得脱硫剂活性组分分散性较好且在硫化前后具更大的比表面和孔容,同时单位硫容对应的比表面(或孔容)降低程度较小,这显然有利于硫化再生过程中的反应与传质;微波焙烧也使金属原子核外层电子层密度增大、表面金属原子和所含活性晶格氧含量增高,这对H2S的吸附和脱硫剂表面的硫化反应非常有利。此外,微波煅烧所得脱硫剂硫化后Fe1-xS(Fe0.9S,Fe0.88S)的含量少于常规方式制备的脱硫剂,这有利于脱硫剂后续的氧化再生。     

高温煤气铁系脱硫剂的研究

高温煤气脱硫净化是目前先进洁净煤利用技术之一 ,但是以前高温煤气脱硫剂在多次硫化再生循环过程中出现粉化 ,妨碍脱硫剂进一步使用 .本研究选择钢厂赤泥作为脱硫剂原料 ,添加不同活性组分和防粉化结构助剂 ,制备了氧化铁基高温煤气脱硫剂 .经过 1 0次硫化 /再生循环实验 .结果表明 :1 0次循环累计 1 96.98% ,再生后脱硫活性不发生变化 ,具有较高和较稳定的脱硫活性 .再生后脱硫剂的机械强度高于新鲜样品 ,在使用过程中没有出现粉化现象 ,这为氧化铁基高温煤气脱硫剂的工业化研究提供了可靠的依据 .     

贯通有序大孔SnO2气敏材料的制备及气敏性能

以聚苯乙烯（PS）微球为模板,氧化锡（SnO₂）纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备了贯通有序大孔SnO₂气敏材料。改变PS微球的粒径,可以调节大孔SnO₂气敏材料的大孔孔径,本文以平均粒径约284nm和356nm的PS微球制备了大孔孔径分别约为200nm和260nm的贯通有序大孔SnO₂气敏材料。对制备的样品进行了热重、X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸附脱附分析。结果表明：大孔排列高度有序,孔道贯通,孔壁由SnO₂纳米晶构成。制备的大孔SnO₂气敏材料不仅具备大孔-介孔-微孔结构,而且具有大的比表面积,具备优异的气敏性能。气敏测试结果表明孔径为200nm和260nm的贯通有序大孔SnO₂在280℃的工作温度下对300mL/L的乙醇气体的灵敏度为145、245,分别是无大孔SnO₂纳米晶的2.2倍、3.7倍。     

低水工况常温氧化铁精脱硫剂的研制

阐述了低水工况下常温精脱硫的传统方法和新的办法,并介绍了新型低水常温氧化铁精脱硫剂的制备和性能。在低水工况下的硫容是普通脱硫剂硫容的20多倍。     

不同模板剂对纳米氧化铁形貌及硫化性能的影响

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和CO(NH_2)_2为原料,添加不同模板剂,即丙三醇、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和酒石酸,由水热反应制得纯相α-Fe_2O_3。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮吸附(BET)表征手段对产物的物相组成、微观形貌及孔结构进行了分析与对比。结果表明,添加丙三醇、CTAB及酒石酸为模板剂后,分别得到具有棒状、球状及长方体形貌的α-Fe_2O_3。利用微型固定床硫化装置对不同模板剂制备的纳米α-Fe_2O_3分别进行脱除H_2S的实验,结果表明,添加3种模板剂后得到的脱硫剂都具有较高的硫化性能。其中,添加酒石酸得到的α-Fe_2O_3的孔隙结构更加丰富,其硫化性能要优于另外两种,穿透时间可达到350min,硫容为11.5g/100g。本文通过添加不同的模板剂,制备得到了具有不同形貌的脱硫剂活性组分,提高了硫化性能,为实现脱硫剂高效脱硫提供了思路。     

氧化铁脱硫剂硫容的不同测定方法及其结果比较

介绍了一种氧化铁脱硫剂硫容的原粒度测定方法 ,并与小粒度测定方法作了对比实验。实验结果表明 ,原粒度检测方法更接近于工业应用。同时 ,EF 2型氧化铁精脱硫剂与国内其它牌号氧化铁脱硫剂相比具有脱硫精度高、反应速度快、穿透硫容大、强度高、耐水性好等特点     

硫化条件对氧化铈高温煤气脱硫剂的影响

氧化铈是一种新型的高温煤气脱硫剂,它的主要优点是再生过程中能产生单质硫。本文采用工业硝酸铈Ce（NO3）3.6H2O为原料制取CeO2,用干混法制备CeO2高温煤气脱硫剂。在固定床反应器中考察不同空速、不同硫化温度以及水气氛对脱硫剂脱硫效率的影响。结果表明：硫化温度800℃,空速1 500 h-1脱硫剂的脱硫效率较高;水气氛的存在,抑制了脱硫剂的还原与硫化,使得脱硫剂的脱硫效率下降。     

半焦负载Fe基脱硫剂脱硫及再生性能研究

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脱硫剂脱硫性能稳定,脱硫剂经多次硫化-再生循环后,仍具有良好的脱硫性能.