改性半焦负载(Fe，Zn，Mn)复合金属氧化物
中高温煤气脱硫技术因其经济性和对环境的友好性被公认为是煤气净化的理想方法。负载型复合金属氧化物脱硫剂将活性组分高度分散在载体上，使脱硫剂具有较大的比表面积和丰富微孔性质，易于反应气体与金属氧化物的活性中心相结合，提高脱硫剂的脱硫效率，是一种性能优良的中高温煤气脱硫剂。
本论文采用超声波辅助共沉淀制备改性半焦负载复合金属氧化物(Fe,Zn,Mn)脱硫剂，通过BET,XRD,XPS,SEM-EDX等测试手段进行表征，并在固定床上对其进行了硫化和再生性能的研究，考察了脱硫剂的脱硫性能、机械强度和物性参数的变化。由此得出如下结论：
1.半焦经硝酸氧化，氢氟酸脱灰和高温少量氧气加湿煅烧相结合活化改性后，其中孔数量增多，孔容、孔径和比表面积增大，是较理想载体。
2.负载型铁锌锰金属氧化物在500 ℃下煅烧后，ZFM(1:2:0.6)形成的物相有ZnMnO3，(Zn，Mn)Fe2O4，几乎没有单一金属氧化物的特征峰出现，说明铁锰锌氧化物之间均能形成复合晶相。
3 .锰氧化物的加入明显提高脱硫剂硫容和机械强度，且当锌铁锰的摩尔比为1:2:0.6时，脱硫剂的脱硫效率最佳，机械强度也最好。
4.考察了ZFM0.6/MS的煅烧温度和活性组分与载体的比例，得出其最佳煅烧温度为600 ℃，活性组分与半焦的质量比为10:10。在400 ℃-550 ℃对ZFM0.6/MS 进行脱硫效率评价，得出其最佳硫化温度为450 ℃。
5.通过SEM,XRD,N2 吸附等表征分析得出硫化反应生成了致密的ZnS、FeS、Fe7S8、MnS和Mn2S3 产物层，硫化后脱硫剂的孔容、比表面积大幅下降，平均孔径变窄，说明硫化过程为“闭孔过程”。
6.在本实验的最佳制备工艺和硫化条件下，脱硫剂AC28 有效脱硫时间长达41h，机械强度亦大于30N/cm。硫容和机械强度都比较高，适合脱硫剂的硫化/再生循环使用。
7.在空速为2400h-1 氧气含量为4[％]，水蒸汽含量为6-8[％]，氮气为平衡气，温度650 ℃条件下再生，脱硫剂的再生反应为先快后缓，氧化反应速度与脱硫剂中残留硫浓度有关，同时也受硫分在脱硫剂颗粒内部的径向分布即内扩散的影响。经过三次硫化-再生循环实验后，其硫容、机械强度变化不大，该脱硫剂具有良好的抗磨损性能，可进行多次循环使用。
8. 新鲜脱硫剂的XRD 谱图与三次循环再生后的XRD 谱图中衍射峰的位置和峰型基本没有变化，说明再生后的脱硫剂的晶相结构与新鲜样品的晶相结构基本一致；新鲜和再生脱硫剂XPS 说明表征各金属氧化物的结合能基本没有变化，说明所选条件适合脱硫剂硫化-再生循环使用。
超声波;共沉淀;脱硫剂;复合金属氧化物;煤气脱硫
太原理工大学
硕士
化学工艺
米杰
2010
中文
TQ031.9;TQ546.5
78
2011-02-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）