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(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，煤炭能源已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。在煤炭資源的開發(fā)和利用中，應(yīng)充分提高其利用效率，并大力研究和應(yīng)用清潔煤轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)。高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)不可避免的產(chǎn)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(guān)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(chǎn)(CPG

2、)等清潔煤轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)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(jīng)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(shù)中關(guān)鍵步驟之一。再生床層動態(tài)研究將為高溫煤氣脫硫技術(shù)的工程設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文在課題組前期工作的基礎(chǔ)上，在微分固定床反應(yīng)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(jìn)出口氣體濃度進(jìn)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(jìn)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(yīng)區(qū)高度以及反應(yīng)區(qū)的移動速率。結(jié)果表明:①不同氣氛下反應(yīng)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(yīng)區(qū)高度隨反應(yīng)物O2濃度的增大而減小，反應(yīng)

4、區(qū)移動速率卻隨反應(yīng)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(nèi)擴(kuò)散影響;SO2氣氛下再生反應(yīng)區(qū)高度以及移動速度均隨反應(yīng)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(yīng)初始階段主要為O2再生反應(yīng)區(qū)，呈現(xiàn)規(guī)則的S型，隨著反應(yīng)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(yīng)區(qū)相互疊加的結(jié)果，且增大反應(yīng)物氣

5、體濃度可以降低第一級平臺高度，使再生疊加反應(yīng)區(qū)高度減小，第二級以上平臺為單獨SO2反應(yīng)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(yīng)物濃度使混合反應(yīng)區(qū)高度減小，反應(yīng)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(nèi)，升高溫度，SO2氣氛再生床層反應(yīng)區(qū)高度減小，反應(yīng)區(qū)移動速率增加;O2-SO2混合氣氛再生，疊加反應(yīng)區(qū)隨溫度的升高而增大，床層反應(yīng)區(qū)隨