氧化铈高温煤气脱硫剂的制备与活性评价

【摘要】：煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，整体煤气化联合循环发电(IGCC)技术是二十一世纪最具有发展前景的一项高效洁净煤技术。高温煤气脱硫是IGCC的关键技术。而脱硫剂的再生是制约高温煤气脱硫技术工业化的主要问题之一。氧化铈脱硫剂是新型的第二代高温煤气脱硫剂。由于其在再生的过程中直接产生单质硫这一优势，近几年来受到人们广泛的关注。 本论文采用硝酸铈、赤泥为主要原料，膨润土作为结构助剂，制备了氧化铈和铁铈复合高温煤气脱硫剂。考察了氧化铈脱硫剂制备条件对脱硫剂的机械强度、孔容和脱硫性能的影响；在固定床反应器中对制备出的氧化铈脱硫剂在模拟真实Texaco煤气气氛中进行了还原与硫化实验；并对铁铈复合脱硫剂进行了硫化、再生性能的研究；通过BET、XRD等测试手段，对有代表性的新鲜及硫化样品进行了物性表征。得出以下几个主要结论： 实验证明：使用二氧化铈脱硫剂可以成功地进行高温煤气粗脱硫，尤其是在强还原性的煤气中。 在500℃-800℃的范围内，随着焙烧温度的升高，氧化铈脱硫剂的比表面积迅速增大，孔容也大幅度上升，机械强度增加。 适量造孔剂的加入，改善了氧化铈脱硫剂的脱硫活性，但过量的造孔剂则影响脱硫剂的强度。 煤气含有的水分对氧化铈脱硫剂的还原与硫化有抑制作用。 氧化饰高温煤气脱硫剂的粒度对CeO:脱硫剂的脱硫性 能影响很大。小颗粒脱硫剂的脱硫性能明显高于大颗粒脱硫 剂。 赤泥的加入对二氧化饰的晶相结构基本没有影响，可明 显改善脱硫剂的脱硫性能。 铁饰复合脱硫剂在NZ、O:含量分别为95%、5%、再生 温度为500℃再生条件下再生，再生完全，但单质硫回收率 低。 CeO:高温煤气脱硫剂的还原价态约为+3，与膨润土中的 硅结合形成了Ce4.667(5104)O，与Ceon(1 .5(n2)相比， Ce4667(5104)O脱除HZS的能力相对要低。 【关键词】：高温煤气脱硫 二氧化铈 还原 硫化 再生
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 一 文献综述及课题选择9-31
• 1 前言9-11
• 2 国内外高温煤气脱硫技术简介11-13
• (1) 炉外热煤气脱硫11-12
• (2) 炉内热煤气脱硫12
• (3) 电化学脱硫12-13
• (4) 膜分离脱硫13
• 3 高温脱硫反应器的选择13-15
• (1) 固定床13-14
• (2) 移动床14
• (3) 流化床14
• (4) 气流床14-15
• 4 常用脱硫剂的制备方法15-16
• (1) 混合法15
• (2) 浸渍法15
• (3) 熔融法15-16
• (4) 沉淀法16
• 5 国内外高温煤气脱硫剂简介16-25
• (1) 单一金属氧化物脱硫剂17-23
• (2) 混合金属氧化物脱硫剂23-24
• (3) 负载型金属氧化物脱硫剂24-25
• 6 脱硫过程中存在的主要问题25-28
• (1) 脱硫剂的再生问题26
• (2) 脱硫剂的稳定性问题26-27
• (3) 还原对硫化反应的影响27
• (4) 高温煤气脱硫过程中的副反应27-28
• 7 课题选择及研究内容28-31
• 二 氧化铈高温煤气脱硫剂的制备及物性参数31-42
• 1 引言31
• 2 制备脱硫剂所用的原料31-37
• (1) 硝酸铈31-32
• (2) 赤泥32-34
• (3) 粘结剂34-37
• (4) 造孔剂37
• (5) 润滑剂37
• 3 制备方法37-39
• (1) 二氧化铈的制备37-38
• (2) 脱硫剂的成型38-39
• (3) 二氧化铈脱硫剂制备流程图39
• 4 氧化铈脱硫剂编号说明39-40
• 5 脱硫剂的物性参数40-42
• (1) 实验仪器41
• (2) 脱硫剂的物性参数41-42
• 三 实验仪器与分析方法42-51
• 1 固定床活性评价装置包括的主要仪器42-43
• 2 脱硫剂活性评价装置43-45
• 3 固定床反应器恒温区的测定45-47
• (1) 热电偶的校正45-46
• (2) 反应器恒温区的测定46-47
• 4 流量计的校正47-49
• 5 活性评价实验步骤49
• 6 分析方法49-51
• (1) H_2S浓度的测定49
• (2) 再生气体中S含量的测定49-51
• 四 氧化铈高温煤气脱硫剂的活性评价51-83
• 1 实验条件51-52
• (1) 反应气体组成51
• (2) 实验条件选择51-52
• 2 评价指标52
• 3 结果与讨论52-81
• (1) 不同焙烧温度对脱硫剂脱硫性能的影响52-56
• (2) 不同造孔剂含量对脱硫剂脱硫性能的影响56-58
• (3) 氧化铈高温煤气脱硫剂的还原58-63
• (4) 氧化铈高温煤气脱硫剂硫化63-70
• (5) 铁铈氧复合脱硫剂的脱硫性能70-76
• (6) 脱硫剂FC4的再生76-78
• (7) 氧化铈脱硫剂硫化样品的XRD分析78-81
• 4 本章小结81-83
• 五 全篇总结83-85
• 参考文献85-93
• 致谢93-94

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