Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂低温脱除H2S

用共沉淀法制备了一系列Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂,用于低温下脱除CO₂气体中的微量H₂S。采用XRD、N₂物理吸附、SEM及XPS等手段对脱硫前后的吸附剂结构进行表征。研究了Ce含量、煅烧温度、气体空速、杂质气体及吸附温度对吸附剂脱除H₂S性能的影响。结果表明,Ce-Cu-Al-O系列吸附剂在40℃条件下可有效脱除CO₂气体中的H₂S,Ce含量为10%的吸附剂（10Ce-Cu-Al-O）具有最大H₂S穿透吸附量,为94.1mg/g。研究发现,引入CeO₂能有效改善CuO的分散性,提高吸附剂的比表面积和孔容。提高煅烧温度,较大空速均不利于吸附剂的脱硫效果;平衡气CO₂会抑制H₂S的吸附;吸附温度不高于100℃时,10Ce-Cu-Al-O的穿透吸附量随温度升高而增加且不会生成COS副产物。表征结果显示,硫化后吸附剂的组分团聚导致了比表面积和孔容降低。此外,失活后的脱硫剂可在100℃用空气再生。     

硫化氢深度吸附材料的研究进展

目前硫化氢（H₂S）日益成为制约工业化发展的一个重要因素,即使在较低的浓度下仍会破坏环境、腐蚀设备。如何能将含硫气体清洁、高效、深度脱除已成为国内外学者的研究重点。吸附法脱硫以其脱硫程度高、高效环保、操作简单和吸附剂可重复利用等优点具有良好的发展前景。研制一种选择性好、吸附容量大、性能稳定、再生性好的吸附剂是吸附法脱硫的关键。本文以深度脱除H₂S为目标,综述了碳基材料、多孔金属氧化物、沸石分子筛、金属有机框架（MOFs）等几种不同吸附材料的研究进展,总结深度脱硫今后的发展方向,旨在为后续的研究提供借鉴。     

粗乙炔中H2S、PH3同时脱除技术研究进展

综述了粗乙炔气净化处理硫化氢和磷化氢技术的研究进展,分别介绍了湿法工艺和干法工艺的具体方法以及存在的优缺点。湿法工艺相比干法更加成熟,兼具价格低廉和易于操作等优点,因而被广泛应用于粗乙炔气中硫磷的净化。然而,湿法工艺会产生大量废水,存在污染环境又浪费水资源的问题。同时溶解有乙炔气的废水排入下水管道,又存在严重的安全隐患。相比湿法工艺,干法工艺具有净化效率高、安全无污染的优点。研究表明,干法工艺经过改进,能有效地净化粗乙炔气中的H₂S和PH₃,并能有效克服湿法工艺存在的缺点,并且干法工艺的净化剂易于再生。因此,干法同时脱除粗乙炔气中的H₂S和PH₃具有较为广阔的应用前景。然而,干法工艺同时脱除H₂S和PH₃的相关机理还有待进一步研究。     

铁基脱硫剂超重力法脱除硫化氢

用N₂和H₂S的混合气模拟含硫天然气, 以铁基脱硫剂为脱硫液, 采用超重力旋转填充床(RPB)进行脱除H₂S的集约化实验研究, 考察了原料气H₂S质量浓度、含硫原料气流量、脱硫液流量、温度及RPB转子转速对H₂S脱除率的影响。实验结果表明, 铁基脱硫剂超重力法脱除H₂S的较佳工艺条件为原料气H₂S含量14g/m³, 原料气流量0.45m³/h, 脱硫液流量13.5L/h, 脱硫液温度40℃, RPB转子转速1000r/min。在此条件下, H₂S脱除率稳定在99.98%以上, 脱硫后净化气H₂S含量小于2mg/m³。另外, 舍弃再生用RPB, 采用直接向脱硫富液储槽鼓空气的方法, 脱硫剂氧化再生良好, 脱硫效果保持不变, 且可长时间稳定运行。因此, 铁基脱硫剂超重力法脱硫工艺简单、效率高、设备体积小, 可实现海洋油气平台天然气或石油伴生气脱硫的集约化, 工业化应用前景广阔。     

硫化氢对负载型钴铈双金属吸附剂脱除模拟煤气中单质汞的促进机理

采用共沉淀法制备了一系列不同配比的钴铈双金属吸附剂（Ce_xCo_yTi）,在固定床实验台上探究低温（80～240℃）下脱除模拟煤气中Hg⁰的特性及机理。结果表明,Ce、Co负载比为0.2、0.1时,在120℃、N₂+H₂S气氛下吸附剂表现出最佳的脱汞效果,其效率为95.3%;Ce_0.2Co_0.1Ti在N₂气氛下不仅存在物理吸附而且存在较强的化学吸附;在考察范围内,Ce_0.2Co_0.1Ti脱汞效率随H₂S浓度的增加而增加。采用基于DFT的第一性原理软件VASP模拟H₂S和Hg在Ce_0.2Co_0.1Ti表面的吸附及反应过程,表明Hg化学吸附于吸附剂表面,H₂S易解离形成S,且S极易与吸附态的Hg反应生成HgS,活化能垒为0.214eV,反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理。     

H2S对铝基固态胺吸附剂吸附CO2性能的干扰机制

H₂S杂质对固态胺吸附剂吸附CO₂性能的干扰机制还缺少全面研究。以Al₂O₃为载体负载聚乙烯亚胺(PEI)制备铝基固态胺吸附剂(PEI@Al₂O₃),系统探究了H₂S对其CO₂吸附容量、吸附速率和循环吸附性能的影响规律。结果表明：H₂S与CO₂共存时,会相互抢占吸附剂上的胺基活性位点,从而发生竞争性吸附,但在模拟沼气条件(40%CO₂+59.5%CH₄+0.5%H₂S)下,H₂S的吸附竞争力远小于CO₂,H₂S吸附被抑制,且二者的最佳吸附温度不一致,在CO₂最佳吸附温度下,PEI@Al₂O₃的CO₂吸附容量和循环稳定性均不受H₂S干...     

NiO/ZnO-Al2O3-SiO2吸附剂反应吸附脱硫机理

对比考察了N₂和H₂载气下NiO/ZnO-Al₂O₃-SiO₂吸附剂对模拟汽油的吸附脱硫效果。与H₂气氛下的脱硫效果相比,N₂载气下吸附剂也具有明显脱硫效果,吸附剂表面积炭导致其脱硫效率降低,从而推断出NiO可以直接进行反应吸附脱硫反应。对不同载气和还原条件下反应前后吸附剂进行XRD、H₂-TPR、TOPT和XPS等表征结果表明：反应吸附条件下,吸附剂载体表面NiO难以被还原成单质Ni,说明H₂气氛下反应吸附过程中吸附剂中的NiO与单质Ni可能共同参与反应,反应后吸附剂上NiS_x存量极少。根据以上研究结果,提出了NiO为活性中心的反应吸附脱硫机理。     

MDEA复配胺液脱除天然气中H2S性能

为了研究以N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主体的MDEA+一乙醇胺（MEA）和MDEA+二乙烯三胺（DETA）两种配方混合胺液脱除H₂S性能,给工业中天然气脱硫配方提供参考和基础数据。利用小型反应釜进行吸收实验,使用单一MDEA胺液进行了工艺参数的筛选,同时考察吸收温度、吸收压力、再生温度对胺液脱除H₂S性能影响,得出升高吸收温度、吸收压力均可在一定程度内提升MDEA胺液的H₂S吸收效果,但当吸收温度过高时会降低胺液的H₂S吸收效果,吸收压力过高会造成脱硫成本的增加,筛选出最优吸收温度50℃,吸收压力5MPa,解吸油浴温度125℃。在优选出的实验工艺参数条件下进行不同添加剂对MDEA胺液脱除H₂S性能影响研究,考察不同配比的MDEA+DETA混合胺液和MDEA+MEA混合胺液脱除天然气中H₂S吸收及解吸性能。通过分析不同配比胺液的吸收负荷、吸收速率及解吸率等指标得出,MDEA单一胺液中添加二乙烯三胺（DETA）、一乙醇胺（MEA）胺液均可提升其H₂S吸收性能但并不利于胺液H₂S解吸性能的提升。性能较优配方为2.4mol/L MDEA+0.6mol/L MEA、2.4mol/L MDEA+0.6mol/L DETA混合胺液。     

活性碳纤维负载型脱硫剂在矿井气体环境条件下的应用

H₂S作为煤炭开采过程中经常会出现的气体,对煤矿的生产安全造成不利影响,必须进行脱除工作。然而煤矿中还可能存在其他组分的气体,这些气体可能会一定程度上影响H₂S的脱除。本文选取活性碳纤维分别负载氢氧化钠及氧化铜,并选取两种材料的最佳负载量。之后,模拟煤矿实际条件,探讨复合脱硫剂在实际矿井气氛条件下的脱硫性能。结果表明,煤体在受热情况下会产生的多组分混合性气体,这些气体会对脱硫剂性能产生极大的影响,当煤体温度升高,其产生的CO、CO₂等气体呈指数增大,并且会产生少量的CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等气体,随着这些气体生成量增大,脱硫剂脱硫性能开始下降。且在矿井气体氛条件下SO₂气体的产生受到了抑制,特别在煤气组分含量大的情况下,SO₂气体甚至晚于H₂S气体出现。此外通过测量脱硫剂失活后的表面pH,发现即便在一些气体氛围下脱硫剂的脱硫时间更短,其脱硫后产物的表面pH极为相近,说明煤体产生的酸性气体CO以及CO₂等可能也被吸附到脱硫剂的表面上生成酸性物质。     

高含有机硫天然气的净化研究与探索

在使用单一甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脱除天然气中H₂S的过程中,随着有机硫含量不断地增加,常常造成出料气中H₂S和总硫含量均不能满足国家二类天然气质量要求。在改变关键参数后,脱硫效果仍然不能改善。因此,本文针对高含量的有机硫,开展了MDEA+DIPA、MDEA+DEA、环丁砜+MDEA、环丁砜+DIPA 4组高效脱硫剂的复配研究,通过对比H₂S及有机硫在溶液中的吸收分压,筛选出了吸收效果较优的脱硫剂组合为：环丁砜+MDEA。随后再利用BBD响应面分析法,以环丁砜、MDEA、H₂O的不同配比为变量,以H₂S和总硫脱除率最高为目标函数进行寻优,经过混料实验与复合优化,最终得出最优脱硫剂配比为：23.3%环丁砜+54.6%MDEA+22.1%H₂O。最优配比脱硫剂经现场装置使用后的效果表明,H₂S脱除率达到99.964%,总硫脱除率达到99.833%,出料气中H₂S含量为14.4mg/m³,总硫含量为78.5mg/m³,满足二类气标准。     

微波固相法制备铁酸锌脱硫剂的硫化动力学

通过微波与常规固相法制备了铁酸锌高温煤气脱硫剂,使用X射线衍射（XRD）、氮吸附、扫描电子显微镜（SEM）以及X射线光电子能谱（XPS）对两种不同焙烧方式制备的脱硫剂的物相组成、织构形貌和表面元素进行了表征。数据显示微波焙烧制备的脱硫剂具有孔隙结构丰富、表面金属元素含量高、结合能低等优点。使用热天平对铁酸锌脱硫剂硫化行为进行了研究,根据等效粒子模型计算了两种脱硫剂与硫化氢气体反应的动力学参数,得到了硫化反应动力学方程,并在固定床上对其煤气脱硫性能进行了考察。结果表明硫化过程分为化学反应控制区和颗粒内扩散控制区。微波焙烧制备脱硫剂的化学反应活化能和颗粒内扩散活化能较低,说明其在硫化氢气体脱除上具有更高的活性。在模拟煤气气氛下,相比常规焙烧方法制备的脱硫剂,微波制备的脱硫剂的脱硫性能显著提高,具有更高的硫容和更长的精脱硫时间。     

Systematic investigation of SO2 adsorption and desorption by porous powdered activated coke: Interaction between adsorption temperature and desorption energy consumption

Porous carbon materials have been widely used for the removal of SO₂ from flue gas. The main objective of this work is to clarify the effects of adsorption temperature on SO₂ adsorption and desorption energy consumption. Coal-based porous powdered activated coke (PPAC) prepared in the drop-tube reactor was used in this study. The N₂ adsorption measurements and Fourier transform infrared spectrometer analysis show that PPAC exhibits a developed pore structure and rich functional groups. The experimental results show that with a decrease in adsorption temperature in the range of 50–150?℃, the adsorption capacity of SO₂ increases linearly; meanwhile, the adsorption capacity of H₂O increases, resulting in the increase in desorption energy consumption per unit mass of adsorbent. The processes of SO₂ and H₂O desorption were determined by the temperature-programmed desorption test, and the desorption energies for each species were calculated. Considering the energy consumption per unit of desorption and the total amount of adsorbent, the optimal adsorption temperature yielding the minimum total energy consumption of regeneration is calculated. This study systematically demonstrates the effect of adsorption temperature on the adsorption–desorption process, providing a basis for energy saving and emission reduction in desulfurization system design.     

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。     

Microbial removal of sulfur dioxide from a gas stream

A study of the feasibility of utilizing the Thiobacillus ferrooxidans or Desulfovibrio desulfuricans bacterium for microbial removal of sulfur dioxide from flue gases has been carried out. Sulfur dioxide may be readily reduced to H₂S by contact with sulfate-reducing microorganisms in which Desulfovibrio desulfuricans were dominant in the first stage. The H₂S was then oxidized to sulfur by the ferric sulfate in a second stage where ferrous ions were regenerated. These results were compared to microbial oxidation of SO₂ from flue gases to sulfate by Thiobacillus ferrooxidans. The mechanisms for the reduction of SO₂ to H₂S in the presence of Desulfovibrio desulfuricans and the oxidation of SO₂ to H₂SO₄ in the presence of ferric sulfate and Thiobacillus ferrooxidans are discussed. Sulfuric acid or gypsum CaSO₄ · 2H₂O are byproducts from microbial flue gas desulfurization.