污泥深度脱水调理剂对污泥干化过程中含硫气体释放的影响

采用5种复合调理剂改善污泥脱水性能,制得深度脱水泥饼。通过检测N₂气氛下,不同干化温度（100℃、200℃）,停留时间（30 min、60 min）时,不同调理脱水污泥含水率的变化情况,以及含硫气体的种类和释放量,探讨不同调理剂对干化过程中含硫气体释放特性的影响。结果表明,提高温度、延长时间都可以有效降低污泥的含水率;原污泥干化过程释放的主要含硫气体为H₂S和SO₂,其总量占含硫气体的82.4%;FeCl₃+CaO和H₂SO₄+FeSO₄+H₂O₂+CaO复合调理剂调理脱水泥饼在干化过程中SO₂释放量占原污泥释放量的40.3%和40.6%,H₂S则基本没有释放;H₂SO₄+FeSO₄+H₂O₂+CaO调理脱水污泥在100℃和200℃干化过程中的总硫释放量分别占原污泥总释放量的75.0%和45.6%,该复合调理剂在有效提高污泥脱水性能的基础上,能最大限度地抑制含硫气体的释放。     

10MWth高硫石油焦化学链气化制合成气耦合硫磺回收新系统模拟研究

基于化学链气化技术依靠气固反应定向调控气化产物中H₂S和SO₂摩尔比为2的优势，将化学链气化与Claus工艺中的催化转化单元相结合，提出了高硫石油焦化学链气化制合成气和回收硫磺的新系统。针对系统核心单元，即化学链气化过程，基于Aspen Plus，开展热输入10 MW_th的高硫石油焦化学链气化过程模拟，以赤铁矿石为载氧体，水蒸气为气化介质，重点考察了氧碳比、气化温度对化学链气化过程及硫转化过程的影响。结果发现，氧碳比的增大导致合成气产率显著降低，但系统从需要外部提供能量逐渐转变为对外部放热，在氧碳比0.8669～0.9535区间内，系统可以达到热量自平衡。同时，气化温度的提高对合成气产率是有利的，在975℃时达到2.15 m³/kg，主要是由于CO体积分数随气化温度增加而增加。氧碳比和气化温度的提高都会导致H₂S浓度的降低和SO₂浓度的提高。并且研究了当H₂S和SO₂摩尔比为2的最佳工况时，氧碳比和气化温度为反相关，其中氧碳比为0.8669，气化温度为900℃时，冷煤气效率为64.09%。     

二乙烯三胺五亚甲基膦酸/Fenton体系氧化脱除NO

针对当前Fenton氧化法脱除燃煤烟气中NO的过程中H₂O₂大量无效分解生成氧气的缺点,本文采用二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)/Fenton系统进行氧化脱除NO的实验研究。结果表明：该系统在NO脱除效率为95.1%的情况下,H₂O₂无效分解占比降低至15.5%。DTPMPA浓度的增加抑制了H₂O₂无效分解,其浓度较低时促进NO脱除而浓度较高时抑制NO脱除;H₂O₂及Fe²⁺浓度的增加均对NO脱除及H₂O₂无效分解有一定的促进作用,但二者浓度过高时亦均对脱除NO有一定抑制作用;降低反应温度对NO脱除影响较小,但会削弱H₂O₂无效分解;SO₂对NO的脱除及H₂O₂无效分解影响甚小。电子自旋共振技术和淬灭剂添加实验结果表明：DTPMPA的...     

金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响

通过固定床反应器,对4种金属氧化物（Al₂O₃、MgO、CaO、Fe₂O₃）对油页岩热解所得油、气产率及成分的影响进行了研究。结果显示,碱性CaO对油、水、气、焦产率分布影响较为突出,可提高页岩油与半焦产率,并降低热解气产率;而酸性较强的Al₂O₃可同时提高页岩油、热解气和热解水的产率,有利于促进挥发分的析出;比较而言,MgO和Fe₂O₃的作用相对较弱。4种金属氧化物均可提高热解气中H₂、CH₄和C₂的产率;CaO作用下CO₂含量降低,而其他金属氧化物对CO₂的产生有不同程度的促进作用;Fe₂O₃可促进H₂产生;Al₂O₃作用下CH₄含量有所增加。4种金属氧化物均可促进页岩油中芳香烃的产生,并且CaO和MgO两种碱土金属氧化物作用下,短链（C₆~C₁₂）烷烃和烯烃含量均增加,而掺混Al₂O₃时页岩油中仅短链（C₆~C₁₂）烷烃含量增加。对此机理进行推测认为,碱性CaO和MgO首先与以脂肪酸形式存在的有机质进行酸碱反应,得到脱羧活性更高的羧酸盐,后者脱羧所得中间产物具有生成烷烃或烯烃两条可能路径,同时得到碳酸盐;而在具有Lewis酸特征的Al₂O₃作用下,脱羧产物为CO₂,并同时得到饱和烃产物。     

Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe₂O₃-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe₂O₃含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H₂-TPR结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V⁴⁺/V⁵⁺比减小,催化剂表面吸附氧(O_α)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。     

消除冶炼烟气还原过程的硫排放

介绍一种从含SO₂冶炼烟气中100%回收硫磺的新技术——GGO工艺。冶炼烟气通过吸收-再生法产生φ（SO₂）100%的气体,然后通过利用氢气作为还原剂的热反应器和克劳斯催化反应器生成硫磺。含有H₂S、SO₂、H₂和H₂O的尾气送入尾气反应塔,H₂S与SO₂在水溶液中继续反应;对悬浮液过滤回收硫磺。反应塔排出的主要含有H₂、未反应H₂S和SO₂的气体返回热反应器。本装置无气体排放。     

循环捕集CO2后煅烧石灰石的硫化特性

ZEC(zero emission coal)系统中,粗煤气进入碳酸化/重整炉前需先脱除H₂S,提出利用经过多次碳酸化/煅烧捕集CO₂循环的煅烧石灰石(CaO)脱除H₂S,并研究循环碳酸化/煅烧次数、硫化温度、H₂S浓度和微观结构对循环CaO硫化特性的影响。结果表明,多次循环碳酸化/煅烧捕集CO₂后CaO仍具有较高H₂S吸收性能。前20次循环,CaO硫化转化率随循环次数增加迅速降低;20次循环后,CaO硫化转化率缓慢下降。硫化120 min后,未循环CaO的硫化转化率接近100%,而经历1、20和100次循环后CaO的硫化转化率分别为94%、81%和74%。H₂S浓度对循环CaO硫化性能影响较大。硫化温度(800～1000℃)对循环CaO的硫化性能影响较小,最佳硫化温度为900℃。随循环次数增加,CaO颗粒发生高温烧结,导致比表面积降低和20～150 nm内孔隙减少,而这是与H₂S吸收密切相关的孔隙,导致CaO硫化转化率降低。     

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al₂O₃。本文采用热重-差示扫描量热（TG-DSC）、同步热分析与红外质谱（TG-FTIR-MS）联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al₂O₃和Fe₂O₃在200~350℃时反应生成（NH₄）₃（Al,Fe）（SO₄）₃,同时逸出NH₃和H₂O;350~450℃时,进一步反应转化为NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;450~550℃时,NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂分解生成（Al,Fe）₂（SO₄）₃,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;550~750℃时（Al,Fe）₂（SO₄）₃分解生成Al₂O₃和Fe₂O₃,同时逸出SO₂和O₂。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。     

太阳光/TiO2-γ-Al2O3光催化处理垃圾渗滤液的研究

采用液相共沉淀法制备了TiO₂-γ-Al₂O₃复合催化剂,在其最佳合成条件下,比较了太阳光/TiO₂-γ-Al₂O₃与UV/TiO₂处理垃圾渗滤液的性能。结果表明,当Ti（SO₄）₂与Al₂（SO₄）₃·18H₂O摩尔配比为1:2、聚乙二醇2000投加质量分数为1.25%、焙烧温度为650℃时,TiO₂-γ-Al₂O₃的催化活性最强。当催化剂投加量与垃圾渗滤液COD质量比为1.75、反应时间为90 min、渗滤液pH为3时,太阳光/TiO₂-γ-Al₂O₃对COD、NH₄⁺-N的去除率几乎达到最高,分别为81.97%和54.95%,...     

等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO2/NO联合脱除特性

燃煤锅炉污染物超低排放标准对电厂脱硫和脱硝系统提出了更高的要求。CaO作为脱硫剂可以实现循环流化床锅炉烟气中SO₂的高效脱除,焦炭作为还原剂直接还原NO,同时CaO的存在对焦炭还原NO起催化作用,可以实现燃煤烟气中SO₂/NO的联合脱除。为了探究连续温度变化对CaO/生物质焦联合脱硫脱硝性能的影响,在钙循环捕集CO₂技术背景下,研究了等速升温流态化下CaO/生物质焦的SO₂/NO联合脱除特性。探究了烟气中O₂和CO₂对CaO/椰壳焦脱除SO₂/NO的影响。结果表明,O₂通过对椰壳焦表面碳原子的活化作用降低了异相还原NO温度,在300~950℃等速升温过程中CaO/椰壳焦的NO脱除效率逐渐增加,780℃以上能实现100%脱硝。O₂也提高了CaO/椰壳焦的脱硫效率。CO₂与CaO的碳酸化反应以及与椰壳焦的气化反应对同时脱除SO₂/NO有明显抑制作用。O₂和CO₂共同作用下,在500~800℃内CaO/椰壳焦的脱硝效率随温度升高而增加,脱硫效率先降低后升高。NO促进了CaO/椰壳焦脱除SO₂,而SO₂对脱硝有抑制作用。800℃时CaO/椰壳焦同时脱除SO₂和NO的效率分别为97.7%和93.9%。     

Selective removal of H2S from coke oven gas

The catalytic performance of some metal oxides in the selective oxidation of H₂S in the stream containing water vapor and ammonia was investigated in this study. Among the catalysts tested, V₂O₅/SiO₂ and Fe₂O₃/SiO₂ catalyst showed good conversion of H₂S with very low selectivity to undesired SO₂. Hydrogen sulfide could be recovered as harmless solid products (elemental sulfur and various ammonium salts), and distribution of solid products was varied with types of catalyst and compositions of reactant. XRD and FT-IR analysis revealed that the salt was mixture of ammonium–sulfur–oxygen compounds. It was noteworthy that V₂O₅/SiO₂ catalyst produced elemental sulfur and ammonium thiosulfate, and that elemental sulfur was principal product on Fe₂O₃/SiO₂ catalyst. Small amount of ammonium sulfate was obtained with the Fe₂O₃/SiO₂ catalyst. In order to elucidate the reaction path, the effects of O₂/H₂S ratio and concentration of NH₃ and H₂O are also studied with the V₂O₅/SiO₂ catalyst.     

Catalytic reduction of SO2 over supported transition-metal oxide catalysts with C2H4 as a reducing agent

This work investigates performances of supported transition-metal oxide catalysts for the catalytic reduction of SO₂ with C₂H₄ as a reducing agent. Experimental results indicate that the active species, the support, the feed ratio of C₂H₄/SO₂, and pretreatment are all important factors affecting catalyst activity. Fe₂O₃/γ-Al₂O₃ was found to be the most active catalyst among six γ-Al₂O₃-supported metal oxide catalysts tested. With Fe₂O₃ as the active species, of the supports tested, CeO₂ is the most suitable one. Using this Fe₂O₃/CeO₂ catalyst, we found that the optimal Fe content is 10 wt.%, the optimal feed ratio of C₂H₄/SO₂ is 1:1, and the catalyst presulfidized by H₂+H₂S exhibits a higher performance than those pretreated with H₂ or He. Although the feed concentrations of C₂H₄:SO₂ being 3000:3000 ppm provide a higher conversion of SO₂, the sulfur yield decreases drastically at temperatures above 300 °C. With higher feed concentrations, maximum yield appears at higher temperatures. The C₂H₄ temperature-programmed desorption (C₂H₄-TPD) and SO₂-TPD desorption patterns illustrate that Fe₂O₃/CeO₂ can adsorb and desorb C₂H₄ and SO₂ more easily than can Fe₂O₃/γ-Al₂O₃. Moreover, the SO₂-TPD patterns further show that Fe₂O₃/γ-Al₂O₃ is more seriously inhibited by SO₂. These findings may properly explain why Fe₂O₃/CeO₂ has a higher activity for the reduction of SO₂.     

氧化钙调理污泥气化过程中重金属的迁移转化规律

以CaO为主要成分的石灰常用于污泥的调理和稳定。为探究其对污泥气化过程中重金属迁移转化规律的影响,在沉降炉-固定床反应器和固定床上于600、800、1000℃进行了污泥的热解及气化实验,并分析了不同污泥样品、热解焦和气化灰中典型重金属（Mn、Zn、Cu、Cr、Ni）的含量及形态分布。结果表明,CaO的加入将稀释调理污泥中的重金属,并使Mn、Zn、Cr向稳定态转化;CaO会使重金属离子与OH-结合生成沉淀,继而在气化反应中分解成氧化物。在气化过程中,CaO会提高重金属的残留率,也会吸收其氯化物、硫酸盐等在高温下分解生成的HCl、SO₂等酸性气体,促使氧化物的生成和抑制重金属的释放。     

富氧燃烧下水蒸气对矿物捕集铬的影响

通过沉降炉煤燃烧实验及动力学模拟研究了水蒸气对Cr转化行为的作用及水蒸气对矿物吸附剂捕集Cr的影响。研究表明,CaO及Fe₂O₃在空气及富氧燃烧下均能较好地捕获Cr蒸气,石灰石的作用远差于CaO及Fe₂O₃,高岭土无论空气还是富氧燃烧下对捕集Cr均无效果。动力学模拟表明H₂O促进Cr（Ⅲ）快速转化为高价Cr蒸气CrO（OH）₂、CrO₂（OH）及CrO₂（OH）₂。富氧燃烧下H₂O抑制了CaO与Cr的反应,但燃烧灰中六价铬化合物大量增加,特别是当H₂O与CaO同时存在时,灰中43%的铬为六价铬。水蒸气促进了Fe₂O₃捕集铬化合物使其固定在灰中。富氧燃烧下水蒸气促进Cr在煤灰中富集,随着H₂O浓度由8%升高至20%,灰中铬的富集率又下降,主要由于水蒸气对CaO捕集Cr的抑制作用。     

Claus Catalysis and H2S Selective Oxidation

This review article deals with the development of sulfur recovery from the Claus process to H₂S selective oxidation. Governments are constantly tightening regulations to limit the emission of sulfur compounds into the air. This makes it necessary to constantly enhance the level of sulfur recovery from natural, refinery, or coal gasification geses, and many improvements in the Claus process have been introduced to this end. In this review, emphasis has been put on the mechanism of reactions occurring in most of the sulfur recovery units, reactions between H₂S and SO₂ or O₂ and side reactions such as hydrolysis of COS and CS₂ or sulfation of the catalyst.     

化学链燃烧中H2S对NiFe2O4氧载体活性的影响机理

采用密度泛函理论方法研究H₂S与NiFe₂O₄（001）完整表面和氧缺陷表面的相互作用机理。结果表明,H₂S在NiFe₂O₄氧载体表面Ni原子位的吸附能比其在Fe原子位的吸附能大。氧缺陷的形成会使H₂S在氧载体表面金属原子位的吸附能增大,并且Ni原子位吸附H₂S的吸附能增加更为明显。因而,NiFe₂O₄氧载体表面的Ni原子位是H₂S的主要吸附位。同时采用热力学方法进一步研究含H₂S的合成气与NiFe₂O₄氧载体之间的反应,发现H₂S与氧载体的反应产物与氧载体的还原程度密切相关。由于铁氧化物的深度还原过程受到热力学限制,H₂S与NiFe₂O₄氧载体反应的主要产物为Ni₃S₂。密度泛函理论方法与热力学方法研究结果均表明H₂S倾向于与NiFe₂O₄氧载体中Ni发生相互作用,这将对NiFe₂O₄氧载体的反应性能产生不利影响。