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氧化铁脱硫剂在脱硫工艺中的应用研究

发表时间:2022-03-22 10:45:02

  能源是人类生存和发展的基本物质基础。在世界化石能源资源和消费结构中,煤炭占有较高的比重。由于煤炭本身成分复杂,煤炭利用技术发展相对落后,煤炭利用造成的大气污染也最为严重。随着世界环保意识的不断增强,煤气化作为洁净煤技术的关键技术之一备受关注,煤气化间接合成油、煤气化制氢、燃料电池等技术备受关注。全世界的关注。给煤气化带来了前所未有的发展机遇。

  随着工业技术的快速发展,气体被广泛应用于工业(机械、冶金、建材、玻璃等)燃气、城市(民用)燃气、化学合成气(合成氨、甲醇)等行业。高效煤气化技术的开发与应用,煤气化技术将应用于煤炭液化(直接和间接液化)、煤气化联合循环发电(IGCC)、燃料电池、现代大型煤化工(C1化工)工业)和新型制氢技术等在该领域发挥更加突出的作用。在煤气化过程中,煤中的硫在气化过程中转移,约20%进入灰分,其余大部分(约80%)转移到煤气中转化为H2S(占煤气中总硫的 90%)。 %)和少量的COS、有机硫等形式的H2S由于含量最高而受到更多关注,也是气体净化研究的重点。为常温氧化铁脱硫剂行业的发展带来了机遇。同时,对脱硫剂也提出了更高的要求,必须解决当前脱硫剂的各种不足。

  二次脱硫工艺影响因素研究

  本研究的主要目的是通过在室温下形成氧化铁脱硫剂来去除H2S。不同工艺控制条件有明显变化,主要表现在硫容、脱硫精度和粉碎程度。在常温脱硫过程中,温度、空速、pH、粒径、脱硫剂的含水量、H2S浓度是影响脱硫剂反应活性的主要因素。空速和硫容成反比,温度、pH、脱硫剂的粒径和含水量都有一个有利于硫容的最佳值,而H2S浓度对硫容的影响不明显。研究得出各因素对工作硫容的影响程度为:氧化铁含量>pH值>空速>含水量。我们认为上述因素对脱硫剂的影响不容忽视,但氧化铁的含量是脱硫剂制备过程中的内在因素,而空速、含水量、温度、粒径、pH值和进口H2S的浓度是脱硫过程中可以使用的因素。控制的外部因素是过程变量参数,因此应分别研究这两类因素。脱硫剂的应用环境离不开一定的pH值支持。提高碱度有利于反应的进行,从工业应用结果也可以看出,在脱硫剂的工作循环中存在一定的碱消耗。根据酸碱中和理论,碱性物质也可以与H2S反应,达到去除的目的。在考察pH值对脱硫剂应用的影响时,应综合考虑设备的防腐能力。对于不同的脱硫剂,由于工艺条件的不同,也是不同的,因此有必要探索脱硫剂可用的工艺条件。因此,本文选取空速、含水量、温度、粒径、入口H2S浓度等5个工艺变量因素对脱硫工艺的影响因素进行研究,并进行综合调查和试验。

  1.温度的影响

  我们通过热力学计算得出,随着温度的升高,脱硫放热反应向反应物方向逐渐减弱,即呈正向趋势。在活性评价装置上研究了温度对脱硫剂硫容的影响。其他条件相同,仅改变脱硫操作温度,确定脱硫剂的第一工作硫容%(Sw)。显然,随着温度的升高,脱硫剂的一次工作硫容先增大后减小,即存在最佳脱硫温度的选择问题。当温度在20℃左右时,硫容Sw可达12%。当温度升至80℃时,仅为6.5%,仅为20℃的一半左右。温度Sw下降更为明显,温度每下降5℃,下降幅度为40%。

  因此,温度对氧化铁脱硫效果的影响非常显着,这与其他研究人员的结果相同。

  但不同的脱硫剂适用于使用范围差别很大。常温氧化铁脱硫剂的最适温度在20℃左右,不同于其他脱硫剂的最适工作温度在40℃左右,显着增强了脱硫剂的适用性。由于脱硫罐在常温下基本上是露天放置的,所以脱硫温度主要受季节变化的影响。最佳运行温度为20℃左右,基本等于大部分地区的年平均温度。大多数季节不需要高温蒸汽。但东北地区的脱硫罐应采取保温措施。

  2. 空间速度的影响

  对于固定床反应器,空速Vsp(h-1, spaeeveeloity)是指单位时间单位体积内脱硫床处理的气体体积。在等容反应条件下,其倒数时空物理意义是流体在流经反应器时在床层中的平均停留时间。从而得到空速、流量和脱硫剂填充量之间的关系:

  Vsp=Q/V h-1

  式中,Q——气体流量,m3/h

  V——脱硫剂填充层体积,m3,\n由上式得出,空速取决于气体流速和填充层体积。对于一定原料气流量的脱硫工艺,选择大的Vsp意味着气体在床层的停留时间短,进入床层的H2S分子来不及与活性氧化铁反应而去出去; Vsp小,脱硫罐所需容积太大,占地面积大,相应投资高。因此,选择合适的Vsp是保证脱硫工艺既经济又有效的必要条件。常温脱硫剂的应用空速范围大致为100~1000h-1。在实验室中,在脱硫活性评价装置上研究了室温下氧化铁脱硫剂的6种空速和6次循环硫容。

  脱硫剂的硫容随着循环次数的增加而降低。对于每个循环,总的趋势是空速高,硫容低。这是因为空速越高,H2S 停留时间越短,反应转化率越低。主要取决于停留时间。反应越不充分,达到一定转化率时床层的工作面积就会越长,必然导致硫容随着空速的增加而降低。床,工作区长度大于整个料层高度,硫容很小。另一方面,由于高空速下各循环反应不充分,空速越高,各循环的硫容逐渐降低。 ,六次累计39%。这种情况适用于气源含H2S低、气体处理量大、脱硫剂需要多次再生的脱硫工艺;而对于低空速运行,由于前次含硫量较高,即反应进行得充分,活性铁最大程度转化为Fe2S3或FeS,生成的硫再生时堵塞孔隙,使下次硫容相对降低,从而减少再生次数。空速对脱硫剂应用效果的影响也因夹带水分的不同而不同,下面将进行说明。一般来说,适用范围广的脱硫剂应保证在各种空速下硫容大于10%。 JNT-1型脱硫剂的实验表征表明这是好的。各种空速下一次硫容大于12%,二次硫容仍保持在10%以上。 %,属于脱硫剂市场前列。