氧化鐵基高溫煤氣脫硫劑再生床層動態(tài)研究.pdf

1、隨著社會經濟的日益發(fā)展，煤炭能源已經成為國民經濟發(fā)展的重要支柱。在煤炭資源的開發(fā)和利用中，應充分提高其利用效率，并大力研究和應用清潔煤轉化與利用技術。高效清潔煤炭轉化與利用技術不可避免的產生含硫氣體，含硫氣體不僅污染環(huán)境，影響工業(yè)成本，還會危害人體健康，因此對于含硫氣體硫化物的脫除至關重要。由于具有高的能量利用率和環(huán)境友好性等優(yōu)點，高溫煤氣脫硫/再生循環(huán)工藝成為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)，燃料電池發(fā)電(FC)，煤基多聯(lián)產(CPG

2、)等清潔煤轉化與利用技術中潛在必配工藝。高溫煤氣脫硫劑能夠商業(yè)化的必要條件是其必須能夠經得住上百次的脫硫/再生循環(huán)使用，這就要求脫硫劑除了有良好的脫硫性能外還必須有良好的再生性能，因此高溫煤氣脫硫劑的再生過程是高溫煤氣脫硫技術中關鍵步驟之一。再生床層動態(tài)研究將為高溫煤氣脫硫技術的工程設計提供基礎數(shù)據(jù)。
　　本文在課題組前期工作的基礎上，在微分固定床反應器上研究了O2、SO2、O2-SO2混合三種不同氣氛下氧化鐵基高溫煤氣脫硫劑的再

3、生床層動態(tài)行為。采用氣相色譜、煙氣分析儀等分別對固定床進出口氣體濃度進行了分析;采用快速智能定硫儀對床層上固體顆粒硫含量進行了分析，考察了初始濃度、操作溫度等因素對O2、SO2以及O2-SO2混合氣氛中再生床層透過曲線以及床層硫分布的影響，并計算出不同氣氛、不同操作條件下床層反應區(qū)高度以及反應區(qū)的移動速率。結果表明:①不同氣氛下反應物濃度的變化對脫硫劑再生床層動態(tài)行為影響顯著。O2氣氛再生床層反應區(qū)高度隨反應物O2濃度的增大而減小，反應

4、區(qū)移動速率卻隨反應物O2濃度的增大而增大，該過程類似于平推流模型，過程主要受內擴散影響;SO2氣氛下再生反應區(qū)高度以及移動速度均隨反應物SO2濃度的增大而增大，高SO2濃度下脫硫劑再生床層硫分布曲線類似于托普索工作曲線，與平推流模型相差較大;O2-SO2混合氣氛下再生，反應初始階段主要為O2再生反應區(qū)，呈現(xiàn)規(guī)則的S型，隨著反應時間的延長，再生床層硫含量分布出現(xiàn)兩級以上平臺，其中第一級平臺為O2和SO2反應區(qū)相互疊加的結果，且增大反應物氣

5、體濃度可以降低第一級平臺高度，使再生疊加反應區(qū)高度減小，第二級以上平臺為單獨SO2反應區(qū)，該再生床層硫含量分布曲線與單一SO2氣氛再生曲線類似。實驗中增大反應物濃度使混合反應區(qū)高度減小，反應區(qū)移動速率增加。②再生溫度的變化對O2氣氛再生工作曲線影響不明顯，但對SO2氣氛下再生曲線影響顯著。在實驗溫度范圍內，升高溫度，SO2氣氛再生床層反應區(qū)高度減小，反應區(qū)移動速率增加;O2-SO2混合氣氛再生，疊加反應區(qū)隨溫度的升高而增大，床層反應區(qū)隨