以褐煤半焦為載體的高溫煤氣脫硫劑脫硫機理的研究

《以褐煤半焦為載體的高溫煤氣脫硫劑脫硫機理的研究》是依託瀋陽航空航天大學，由余江龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：以褐煤半焦為載體的高溫煤氣脫硫劑脫硫機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：餘江龍
• 依託單位：瀋陽航空航天大學

項目摘要

本項目研究一種以褐煤半焦為載體的高溫煤氣脫硫劑的脫硫機理。煤氣的高溫脫硫是煤氣化多聯產系統的關鍵配套技術，可以提高煤炭總體利用效率，減少設備投資，對發展我國潔淨煤技術具有重要意義。本研究利用國產褐煤通過植入不同成分的多元金屬元素(如Fe,Ce,Mo和Cu等)，採用沉澱法結合水蒸汽氣化工藝製備以半焦為載體的含多元金屬的高活性新型高溫脫硫劑,在400-650攝氏度對煤氣化產生的熱煤氣進行高溫脫硫，系統分析其硫化過程，分析動力學參數；研究半焦為載體的硫化劑在硫化過程中物理化學結構的變化，分析硫化機理。同時研究其同時脫出硫化氫和羰基硫的機理。該半焦脫硫劑的特點為一次性非再生脫硫劑，硫化後的脫硫劑可以作為煤液化或其他化學反應的催化劑，從而避免目前高溫脫硫劑存在的高溫強度的難題，省去了再生過程，同時生產出具有高附加值的催化劑產品，降低高溫煤氣脫硫的成本。

結題摘要

高溫煤氣脫硫是煤氣化多聯產系統的重要配套技術之一。本項目利用國產神華褐煤為原料，通過金屬離子的植入、熱解與水蒸氣氣化工藝製備出一系列褐煤活性半焦負載的鐵基金屬氧化物脫硫劑，包括Fe、Fe-Mo、Fe-Zn、Fe-Mo-Ca等系列的脫硫劑用於高溫煤氣和焦爐煤氣的淨化。項目在673K至873K條件下進行硫化實驗，對脫硫劑的硫化性能進行了系統研究，並用不同先進分析手段對硫化前後的脫硫劑進行了表征。在此基礎上提出活性半焦負載的多元金屬納米吸附劑用於煤氣一體化淨化的技術思路，套用於焦爐煤氣脫硫的一體化淨化。通過本項目研究，目前已發表學術論文20篇（包括Fuel、Chemical Engineering Journal, Fuel Processing Technology、Energy Sources Part A等期刊和國際學術會議），獲批專利1項，出版譯著1部（化工出版社），培養研究生6名。 研究了鐵、鈣等元素的植入對褐煤的熱解與氣化特性的影響。鐵的植入能夠明顯的提高熱解半焦的產量，促進褐煤與水蒸氣的氣化反應，提高氣化反應速率及CO和H2的產量。鈣能夠明顯提高褐煤熱解半焦的產量。含鈣量為2%時，煤樣熱解的失重率最大，製得的半焦產量最小。煤樣氣化的失重率隨著含鈣量增加而增大。氣化時間在30-40分鐘，溫度在1100K時，鈣植入量2%褐煤水蒸氣氣化速率最快。 褐煤活性半焦及其負載的單一鐵基脫硫劑的硫化實驗結果表明，活性半焦本身對硫化氫和羰基硫具有一定的吸附能力，但吸附量很小。活性半焦負載的單一鐵基脫硫劑在673K至873K條件下能夠非常有效地對煤氣中的硫化氫和羰基硫進行脫除，尤其在673K和773K時，脫硫效率在穿透前達95%以上。脫硫劑在脫硫前後的XRD分析和SEM-EDS分析結果表明，鐵以鈉米顆粒的形式高度分散於活性半焦的孔表面，硫化前以鐵氧化物的形式存在，而硫化後全部轉變成鐵硫化物。 褐煤活性半焦負載的鐵基多元金屬氧化物脫硫劑的實驗結果表明，活性半焦負載的Fe-Mo氧化物脫硫劑能有效地提高單一鐵基氧化物的脫硫精度，脫硫效率高達99%以上。活性半焦負載的鐵鋅氧化物脫硫劑反應活性非常高，在相同溫度範圍內表現出非常高的脫硫效率。半焦負載的鐵基多元吸附劑在煤氣的一體化淨化方面具備很好的套用前景。