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        氧化鐵脫硫劑在脫硫工藝中的應用研究

        發表時間:2022-03-22 10:45:02

          能源是人類生存和發展的基本物質基礎。在世界化石能源資源和消費結構中,煤炭占有較高的比重。由于煤炭本身成分復雜,煤炭利用技術發展相對落后,煤炭利用造成的大氣污染也最為嚴重。隨著世界環保意識的不斷增強,煤氣化作為潔凈煤技術的關鍵技術之一備受關注,煤氣化間接合成油、煤氣化制氫、燃料電池等技術備受關注。全世界的關注。給煤氣化帶來了前所未有的發展機遇。

          隨著工業技術的快速發展,氣體被廣泛應用于工業(機械、冶金、建材、玻璃等)燃氣、城市(民用)燃氣、化學合成氣(合成氨、甲醇)等行業。高效煤氣化技術的開發與應用,煤氣化技術將應用于煤炭液化(直接和間接液化)、煤氣化聯合循環發電(IGCC)、燃料電池、現代大型煤化工(C1化工)工業)和新型制氫技術等在該領域發揮更加突出的作用。在煤氣化過程中,煤中的硫在氣化過程中轉移,約20%進入灰分,其余大部分(約80%)轉移到煤氣中轉化為H2S(占煤氣中總硫的 90%)。 %)和少量的COS、有機硫等形式的H2S由于含量最高而受到更多關注,也是氣體凈化研究的重點。為常溫氧化鐵脫硫劑行業的發展帶來了機遇。同時,對脫硫劑也提出了更高的要求,必須解決當前脫硫劑的各種不足。

          二次脫硫工藝影響因素研究

          本研究的主要目的是通過在室溫下形成氧化鐵脫硫劑來去除H2S。不同工藝控制條件有明顯變化,主要表現在硫容、脫硫精度和粉碎程度。在常溫脫硫過程中,溫度、空速、pH、粒徑、脫硫劑的含水量、H2S濃度是影響脫硫劑反應活性的主要因素??账俸土蛉莩煞幢?,溫度、pH、脫硫劑的粒徑和含水量都有一個有利于硫容的最佳值,而H2S濃度對硫容的影響不明顯。研究得出各因素對工作硫容的影響程度為:氧化鐵含量>pH值>空速>含水量。我們認為上述因素對脫硫劑的影響不容忽視,但氧化鐵的含量是脫硫劑制備過程中的內在因素,而空速、含水量、溫度、粒徑、pH值和進口H2S的濃度是脫硫過程中可以使用的因素??刂频耐獠恳蛩厥沁^程變量參數,因此應分別研究這兩類因素。脫硫劑的應用環境離不開一定的pH值支持。提高堿度有利于反應的進行,從工業應用結果也可以看出,在脫硫劑的工作循環中存在一定的堿消耗。根據酸堿中和理論,堿性物質也可以與H2S反應,達到去除的目的。在考察pH值對脫硫劑應用的影響時,應綜合考慮設備的防腐能力。對于不同的脫硫劑,由于工藝條件的不同,也是不同的,因此有必要探索脫硫劑可用的工藝條件。因此,本文選取空速、含水量、溫度、粒徑、入口H2S濃度等5個工藝變量因素對脫硫工藝的影響因素進行研究,并進行綜合調查和試驗。

          1.溫度的影響

          我們通過熱力學計算得出,隨著溫度的升高,脫硫放熱反應向反應物方向逐漸減弱,即呈正向趨勢。在活性評價裝置上研究了溫度對脫硫劑硫容的影響。其他條件相同,僅改變脫硫操作溫度,確定脫硫劑的第一工作硫容%(Sw)。顯然,隨著溫度的升高,脫硫劑的一次工作硫容先增大后減小,即存在最佳脫硫溫度的選擇問題。當溫度在20℃左右時,硫容Sw可達12%。當溫度升至80℃時,僅為6.5%,僅為20℃的一半左右。溫度Sw下降更為明顯,溫度每下降5℃,下降幅度為40%。

          因此,溫度對氧化鐵脫硫效果的影響非常顯著,這與其他研究人員的結果相同。

          但不同的脫硫劑適用于使用范圍差別很大。常溫氧化鐵脫硫劑的最適溫度在20℃左右,不同于其他脫硫劑的最適工作溫度在40℃左右,顯著增強了脫硫劑的適用性。由于脫硫罐在常溫下基本上是露天放置的,所以脫硫溫度主要受季節變化的影響。最佳運行溫度為20℃左右,基本等于大部分地區的年平均溫度。大多數季節不需要高溫蒸汽。但東北地區的脫硫罐應采取保溫措施。

          2. 空間速度的影響

          對于固定床反應器,空速Vsp(h-1, spaeeveeloity)是指單位時間單位體積內脫硫床處理的氣體體積。在等容反應條件下,其倒數時空物理意義是流體在流經反應器時在床層中的平均停留時間。從而得到空速、流量和脫硫劑填充量之間的關系:

          Vsp=Q/V h-1

          式中,Q——氣體流量,m3/h

          V——脫硫劑填充層體積,m3,\n由上式得出,空速取決于氣體流速和填充層體積。對于一定原料氣流量的脫硫工藝,選擇大的Vsp意味著氣體在床層的停留時間短,進入床層的H2S分子來不及與活性氧化鐵反應而去出去; Vsp小,脫硫罐所需容積太大,占地面積大,相應投資高。因此,選擇合適的Vsp是保證脫硫工藝既經濟又有效的必要條件。常溫脫硫劑的應用空速范圍大致為100~1000h-1。在實驗室中,在脫硫活性評價裝置上研究了室溫下氧化鐵脫硫劑的6種空速和6次循環硫容。

          脫硫劑的硫容隨著循環次數的增加而降低。對于每個循環,總的趨勢是空速高,硫容低。這是因為空速越高,H2S 停留時間越短,反應轉化率越低。主要取決于停留時間。反應越不充分,達到一定轉化率時床層的工作面積就會越長,必然導致硫容隨著空速的增加而降低。床,工作區長度大于整個料層高度,硫容很小。另一方面,由于高空速下各循環反應不充分,空速越高,各循環的硫容逐漸降低。 ,六次累計39%。這種情況適用于氣源含H2S低、氣體處理量大、脫硫劑需要多次再生的脫硫工藝;而對于低空速運行,由于前次含硫量較高,即反應進行得充分,活性鐵最大程度轉化為Fe2S3或FeS,生成的硫再生時堵塞孔隙,使下次硫容相對降低,從而減少再生次數??账賹γ摿騽眯Ч挠绊懸惨驃A帶水分的不同而不同,下面將進行說明。一般來說,適用范圍廣的脫硫劑應保證在各種空速下硫容大于10%。 JNT-1型脫硫劑的實驗表征表明這是好的。各種空速下一次硫容大于12%,二次硫容仍保持在10%以上。 %,屬于脫硫劑市場前列。


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