模擬煤氣條件下鋅基吸附劑脫汞的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煤氣化技術(shù)是高效、清潔的煤炭利用技術(shù)，具有效率高，污染少等特點(diǎn)，是潔凈煤利用技術(shù)的重要研究方向。煤氣化過程重金屬汞主要以氣態(tài)單質(zhì)汞形態(tài)揮發(fā)出來，目前對(duì)煤氣化中汞排放與控制的研究相對(duì)較少，因此煤氣化下對(duì)單質(zhì)汞控制技術(shù)的研究顯得十分重要。
　　目前，活性炭、氧化鐵等吸附劑在煤氣中脫汞受溫度的影響較大，貴金屬在高溫下的脫汞效果較好，但受到酸性氣體的影響較大，其成本較高。作為傳統(tǒng)脫硫劑氧化鋅在煤氣化脫硫領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，基于該種吸附劑所

2、具有的的特性，本文采用均勻沉淀法制備納米氧化鋅并加以改性，采用浸制法制備Zn-Ti型復(fù)合金屬氧化物，主要研究鋅基吸附劑在模擬煤氣氣氛下的脫汞性能，溫度對(duì)脫汞效果影響的原因，H2S在吸附劑表面的吸附過程及與Hg0的化學(xué)反應(yīng)，探索提高吸附劑脫汞溫度的途徑。
　　首先，為了研究納米氧化鋅在不同氣氛下的脫汞效果，以及H2S和溫度對(duì)脫汞效果的影響。將納米氧化鋅在不同溫度下純N2、N2加H2S、N2加CO和H2等氣氛中進(jìn)行脫汞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，

3、納米氧化鋅在純N2下脫汞效率較低，主要以物理吸附為主。H2S的加入對(duì)吸附劑脫汞有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，分析原因認(rèn)為H2S加入后，通過吸附劑表面的活性氧氧化為活性硫Sad，再通過Sad與Hg0反應(yīng)達(dá)到汞脫除的目的。還原性氣體CO和H2的加入后促進(jìn)了H2S氣體在納米氧化鋅表面的吸附，對(duì)吸附劑脫汞略有促進(jìn)作用。吸附溫度的提高不利于納米氧化鋅脫汞，其原因在于降低了反應(yīng)物的生成量，吸附劑的最佳吸附溫度為80℃，脫汞效率為86.7％。
　　然后，為

4、了進(jìn)一步探究H2S在納米氧化鋅表面的吸附過程，研究Sad的形成以及與Hg0反應(yīng)過程，以提高納米氧化鋅的脫汞溫度，對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行滲硫和負(fù)載Na2S改性處理，不同溫度下分別在純N2、N2加H2S的氣氛下進(jìn)行脫汞實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，滲硫后的納米氧化鋅在氮?dú)鈿夥障旅摴实玫揭欢ㄌ岣?，這說明了吸附劑對(duì)Hg起化學(xué)吸附作用的是負(fù)載在表面的S。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和相關(guān)結(jié)論，推斷H2S在吸附劑表面的吸附氧化過程為:H2S首先通過活性氧的氧化形成S0，S0對(duì)H2S具

5、有吸附催化作用，進(jìn)一步吸附更多H2S分子，形成多硫化物的長(zhǎng)鏈，當(dāng)鏈過長(zhǎng)時(shí)斷裂，出現(xiàn)S原子個(gè)數(shù)不等的Sn，形成了表面活性硫Sad。負(fù)載在吸附劑表面的硫以及Na2S促進(jìn)了H2S分子在吸附劑表面的吸附和氧化，通過兩種改性方式，增加了吸附劑表面活性硫的生成量，克服了溫度升高帶來的的不利影響，使吸附劑的脫汞溫度提高到150℃，脫汞效率分別為91.1％和88.1％。
　　最后，為了再一步提高吸附劑的脫汞溫度，分析溫度對(duì)脫汞的影響機(jī)理，將ZnO

6、負(fù)載于TiO2之上制備了Zn-Ti型復(fù)合吸附劑以提高對(duì)H2S吸附和氧化反應(yīng)，在N2加H2S、HCl、水蒸氣和NH3等氣氛中進(jìn)行脫汞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Zn-Ti型吸附劑比單一氧化鋅吸附劑的脫汞效果更為明顯。脫附實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鋅基吸附劑在H2S加入時(shí)脫汞產(chǎn)物為HgS，HgS在260℃時(shí)不穩(wěn)定易分解，造成了吸附劑在較高溫度下脫汞效率較差。同時(shí)隨著溫度的提高，H2S與Hg0反應(yīng)受阻，脫硫反應(yīng)加強(qiáng)，參與氧化反應(yīng)的H2S減少，共同導(dǎo)致了鋅基吸附劑脫汞