《超臨界水熱法合成中溫煤氣精脫硫劑及其性能研究》是依託太原理工大學，由鮑衛仁擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超臨界水熱法合成中溫煤氣精脫硫劑及其性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鮑衛仁
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤基多聯產技術能顯著提高煤炭利用效率，高溫煤氣脫硫淨化技術是順利實現煤基多聯產系統的關鍵技術之一。中高溫煤氣脫硫劑在具有良好的硫化性能的同時其穩定性的保持是目前難以克服的主要問題，對脫硫劑機械強度的改善和抗粉化能力提高就成為目前研究的熱點，其相關機理的探討具有重要的理論意義和實用價值。申報項目提出用超臨界水的特殊性質製備性能優良的脫硫劑，將超臨界水熱合成法和超臨界滲透吸附法相結合，一步合成系列ZnO-TiO2/γ-Al2O3精脫硫劑。研究工作主要圍繞脫硫劑製備、活性評價過程中的各種影響因素、內在關聯和作用機理進行。活性組分前驅體、助劑和載體的篩選、超臨界水熱法製備條件的選擇、活性組分間相互作用機理的探討、脫硫劑性能與其結構間的關聯、脫硫劑的再生機理以及再生氣中硫的形態確定等是研究的關鍵。基於研究結果，以期實現超臨界水熱合成製備脫硫劑的技術路線，為中溫煤氣脫硫精脫硫技術的套用提供理論依據。
結題摘要
煤氣化為源頭的多聯產及IGCC技術中，對熱煤氣進行脫硫淨化避免了工藝中的“冷熱病”和熱能損失，是有效提高煤炭資源利用效率的關鍵技術之一。基於此進行的該課題研究，針對中溫煤氣脫硫劑在硫化/再生循環過程中存在的脫硫精度及其穩定性的問題進行了實驗探討和機理分析。在國家自然科學基金委的資助和太原理工大學相關部門的支持下，課題組研究人員經過三年的努力，將水熱合成技術很好地套用於中溫煤氣脫硫用吸附劑的製備中，製取的脫硫劑金屬氧化物活性組分的有效利用率高、硫化/再生循環性能好。研究結果已發表標註基金的學術論文19篇，其中SCI和EI收錄12篇次；申報國家發明專利2項，授權2項；培養和在培養研究生8名，培養山西省高等學校優秀青年學術帶頭人1名。主要學術研究成果表現在：（1）最佳化了吸附劑製備操作參數，驗證了水熱合成法在中溫煤氣脫硫用吸附劑製備中的有效套用。以γ-Al2O3、半焦、4A分子篩和活性炭等為載體，氧化鋅、氧化錳和氧化銅的單一或複合金屬氧化物為活性組分製備的不同種類的吸附劑具有良好的脫硫行為，優選出的鋅錳銅複合金屬氧化物吸附劑脫硫精度高、再生性能好，出口H2S濃度為0.1 ppmv的穿透時間可長達56 h。（2）評價了吸附劑的脫硫/再生活性，對製備出的脫硫劑在固定床反應裝置上進行硫化實驗，基於氣相色譜測得的氣體中H2S含量的變化及原子吸收分光光度計（AAS）和電感耦合電漿原子發射光譜儀（ICP-AES）測得的活性金屬組分負載量，考察了製得的吸附劑的脫硫精度、穿透時間、穿透硫容及活性組分的有效利用率；對優選出的吸附劑進行再生研究，考察了硫化/再生循環能力以及其在煤基氣體中的氣氛效應，得到了鋅、錳、銅單金屬及其複合金屬氧化物吸附劑的構效關係。（3）進行了吸附劑硫化反應機理的探討，圍繞脫硫用吸附劑在製備和評價過程中的各種影響因素和其內在關聯，使用XRD、XPS、SEM、TEM、粒度分析儀和孔結構分析儀等技術表征了硫化反應前後、再生反應前後吸附劑的特徵性能，將活性組分的晶型、賦存形態、分布狀態以及載體的形貌結構等與製備條件、評價條件相關聯，推斷出活性組分的相互作用對吸附劑脫硫能力的調變機理，鋅錳銅複合金屬氧化物中銅的引入，不僅改善了吸附劑的高溫穩定性而且有效促進了活性組分ZnMnO3的形成。
