半焦负载锌锰铜吸附剂的中温煤气精脱硫研究

论文摘要

中温煤气脱硫在气化煤气和热解煤气为基础的高效、清洁“多联产”技术中占有重要的地位。由于环保和相关工艺对脱硫精度要求的提高,使精脱硫日益受到重视。制备并研究价格便宜、脱硫精度好、脱硫效率高、循环稳定性优良的精脱硫剂是非常必要的。半焦具有与活性炭相似的孔结构,且廉价易得,本文选择半焦作为脱硫剂载体,脱硫精度较高的ZnO作为脱硫剂的主活性组分;为改善锌基脱硫剂硫容小、反应速度慢的缺点,选择具有硫容大、与硫化氢反应速度快的MnO作为次活性组分;选择热稳定性好的CuO作为另一次活性组分。采用加压浸渍法改善半焦的孔结构,改变前驱体溶液的浓度控制活性组分的浸渍量。通过加压水热合成、过滤、干燥,煅烧等工序制备了锌-锰-铜基系列精脱硫用吸附剂。采用常压固定床实验装置,在模拟煤气（CO: 33 vol%,H2: 39 vol%,N2: balance gas,H2S: 300±10 ppm）气氛下、300 550 oC温度范围内对所制备的吸附剂的硫化性能进行了分析,并利用电镜、XRD和BET等手段对各脱硫剂进行了表征。得到如下实验结果:1)半焦为载体、ZnO为主活性组分、MnO和CuO为次活性组分,采用加压浸渍法可制备出性能优良的中温煤气精脱硫用吸附剂。2)确定了活性组分锌、锰、铜的浸渍液浓度为20 %、2 %、6 %;浸渍顺序为同时浸渍,浸渍压力为20 atm,浸渍时间为5 h,煅烧温度为500 oC,煅烧时间为5 h的最佳制备工艺参数。3)优化条件制备的三组分Z20M2C6SC吸附剂在300 550oC硫化温度和2000 h-1空速下,脱硫精度达到0.1 ppm的穿透时间为95 h,硫容为17.20 %。4)加压水热合成过程中半焦载体的孔结构的改善,活性组分间的相互作用是影响吸附剂硫化性能的主要原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 文献综述与课题选择
• 1.1 课题背景
• 1.2 中高温煤气脱硫剂的研究进展
• 1.2.1 单一金属氧化物活性组分脱硫剂
• 1.2.2 复合金属氧化物脱硫剂
• 1.2.3 炭基脱硫剂
• 1.2.4 脱硫剂的助剂
• 1.3 高温脱硫中存在的主要问题
• 1.3.1 硫化过程中存在的问题
• 1.3.2 再生过程中存在的问题
• 1.4 课题选择及研究内容
• 第二章 实验内容
• 2.1 实验仪器和药品
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方案
• 2.3 脱硫剂的制备
• 2.4 脱硫剂的再生
• 2.5 脱硫剂的评价指标
• 第三章 载体和活性组分前驱体的选择
• 3.1 载体的选择
• 3.2 活性组分前驱体的选择
• 3.3 本章小结
• 第四章 最佳浸渍浓度的确定
• 4.1 单组分浸渍液浓度的确定
• 4.1.1 锌浸渍液浓度的确定
• 4.1.2 锰浸渍液浓度的确定
• 4.1.3 铜浸渍液浓度的确定
• 4.2 添加锰对脱硫剂性能的影响
• 4.3 添加铜对脱硫剂性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 制备条件和硫化条件对脱硫性能的影响
• 5.1 浸渍压力对脱硫性能的影响
• 5.1.1 加压浸渍与常压浸渍的比较
• 5.1.2 不同浸渍压力的比较
• 5.2 浸渍时间对脱硫性能的影响
• 5.3 浸渍顺序对脱硫性能的影响
• 5.4 煅烧温度对脱硫性能的影响
• 5.5 煅烧时间对脱硫性能的影响
• 5.6 硫化温度对脱硫性能的影响
• 5.7 最佳条件下的脱硫性能
• 5.8 再生性能的考察
• 5.9 本章小结
• 第六章 总结与建议
• 6.1 总结
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文