添加CeO_2对ZnFe_2O_4/ASC脱除中高温煤气中H_2S的影响

【摘要】： 近年来,随着经济社会的进步与发展,人们已经意识到环境污染的严重性,环境保护工作成为整个社会的首要任务。煤气应用的发展与普及给日趋成熟的脱硫剂研发产业提出了更高要求,必须解决目前脱硫剂存在的各种不足,开发出工艺适用性强的新型脱硫剂产品。 提高脱硫剂性能,首先必须对脱硫剂的脱硫机理、脱硫工艺影响因素进行充分的研究。铁酸锌是目前新一代高温煤气脱硫剂,它同时具备了氧化锌的高脱硫精度和氧化铁的高硫容和反应活性,且具有含阳离子空位的尖晶石结构,更易于H_2S与其反应。 氧化铈由于其自身的变价储放氧和良好的分散特性,被视为二代新型脱硫剂应用于煤气脱硫中。 本论文主要考察了氧化铈助剂和载体活化半焦的加入对铁酸锌脱硫剂的脱硫效率、硫容和孔结构特性的影响;对复合型脱硫剂进行了硫化和再生性能的研究;通过XRD、BET、XPS和SEM等测试手段,对样品进行了物性表征。由此得出如下结论: 1.实验证明,欲使用超声波辅助共沉淀法制备的、添加氧化铈助剂的、炭基铁酸锌脱硫剂是可行的。通过对所得前驱体颗粒进行粒度测试,得出最佳制备条件为:0.5mol/L的Fe(NO_3)_3、Zn(NO_3)_2和Ce(NO_3)_3的混合溶液,在50℃水浴、超声波作用1h,选用氨水进行沉淀反应,之后在烘箱中干燥,在700℃下焙烧2小时。 2.脱硫剂活性组分粉末与载体半焦的混合物的焙烧温度和成型脱硫剂前驱体的焙烧温度对铁酸锌、氧化铈晶粒的大小以及脱硫性能有很大影响。前者温度在700℃,后者温度在500℃时,脱硫剂具有较高的脱硫活性。 3.助剂在脱硫剂中主要起到造孔、分散活性组分、增大金属氧化物活性和增强机械强度的作用。适当的添加氧化铈,有利于脱硫剂晶粒减小、氧化物分散性增加、延长脱硫剂穿透时间。比较未添加氧化铈的脱硫剂和添加不同质量百分数4.6%、8.2%、11.2%(对应摩尔比4:4:1,4:4:2,4:4:3)氧化铈的脱硫剂,虽然氧化铈本身有助于脱硫活性的提高,但添加氧化铈量不是越多越好,添加量为4.6%的脱硫剂表现出较高的脱硫活性。 4.活性半焦具有高的比表面积、发达的微孔结构和良好的低温催化氧化活性等特点,作为载体,可以对活性组分起到一定的分散作用。适当的负载比例,可以有效防止活性组分的烧结,有助于提高脱硫剂的脱硫活性。通过比较8:10、10:10、12:10三种负载比例脱硫剂的硫化性能,认为负载比8:10为最佳比例。 5.活性组分是脱硫剂的主要组成部分。活性组分的含量不是越高越好,它与脱硫剂的机械强度有一定的关系,而机械强度则直接关系到脱硫剂的重复使用。本实验选择了四个不同的活性组分含量10%、20%、25%和30%。随着含量的增加,脱硫剂穿透时间和一次硫容都明显增加,但是机械强度却有所下降。综合考虑各物性因素,选择活性组分含量为25%的脱硫剂为重点再生研究对象。 6.本实验中由于加入了一定量的氧化铈,以期找到一个在保证铁酸锌硫化活性的基础上能够提高氧化铈转化率的适宜温区或温度。本实验选择320℃-520℃的中高温区考察该脱硫剂活性,结果表明在370℃-470℃范围内,脱硫剂活性较高;之后通过与脱硫精度综合考虑,选择最佳硫化温度为450℃。该复合型脱硫剂可以成功的进行中高温煤气脱硫。 7.再生实验部分选择再生条件:再生温度650℃,再生气氛为H_2O-13%,O_2-2%,H_2O/O_2=6.5,其余为N_2补充,空速为2000h~(-1)。在相同条件下分别对30%、25%、20%的脱硫剂进行再生,其中只有含量为25%的脱硫剂表现出较好的再生性能。 8.对活性组分含量为25%的脱硫剂连续进行了三次硫化—再生循环实验,二次硫容比一次硫容增加了2.52%,而第三次硫容则急剧减少,仅为一次硫容的36.87%。三次硫化时间由长到短为:1st2nd3rd;三次再生时间由长到短为:2nd1st3rd。 最后,通过实验过程中的思考与分析,提出对今后该课题研究工作的建议。 【关键词】：中高温煤气脱硫 氧化铈 炭基铁酸锌 超声波 硫化 再生
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X701.3
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 文献综述及课题选取12-56
• 1.1 前言12-14
• 1.1.1 煤炭能源安全和大气环境保护12-13
• 1.1.2 洁净煤（气化）技术的发展13-14
• 1.2 国内外高温煤气脱硫剂与脱硫技术研究概括14-39
• 1.2.1 复合金属氧化物—铁酸锌脱硫剂研究概况15-24
• 1.2.2 炭材料脱硫剂脱除H_2S 的研究概况24-27
• 1.2.3 炭基脱硫剂的研究概况27-30
• 1.2.4 稀土金属氧化物氧化铈的性质及氧化铈脱硫剂发展概状30-39
• 1.3 活性炭（焦）39-42
• 1.3.1 应用39-40
• 1.3.2 活化技术40-42
• 1.4 超声波在化学工业中的应用42-44
• 1.4.1 超声波工作原理42
• 1.4.2 超声波的应用42-43
• 1.4.3 超声波的研究进展43-44
• 1.5 课题选择与研究内容44-46
• 参考文献46-56
• 第二章 脱硫剂载体活性半焦制备与特性分析56-72
• 2.1 载体半焦的选择56
• 2.2 载体半焦的改性处理方法选择56-68
• 2.2.1 半焦改性实验57-61
• 2.2.2 不同程度改性的半焦的性质分析61-66
• 2.2.3 活性半焦的各粒径的性质分析66-67
• 2.2.4 活性半焦的显微形貌观察67-68
• 2.3 小结68-69
• 参考文献69-72
• 第三章 炭基复合金属氧化物脱硫剂的制备72-81
• 3.1 实验原料72
• 3.2 脱硫剂的制备流程72-74
• 3.3 实验分析测试仪器74-77
• 3.3.1 固定床实验装置与气体配置74-76
• 3.3.2 其他表征仪器76-77
• 3.4 实验条件77-78
• 3.4.1 实验步骤77
• 3.4.2 实验条件的选取77-78
• 3.5 脱硫剂制备的影响因素考察实验78-79
• 3.6 脱硫剂的活性评价指标79-80
• 3.7 小结80
• 参考文献80-81
• 第四章 脱硫剂的固定床硫化实验结果与讨论81-115
• 4.1 不同焙烧温度对脱硫剂脱硫性能影响81-86
• 4.1.1 活性组分焙烧温度对脱硫活性的影响81-84
• 4.1.2 脱硫剂的焙烧温度对脱硫活性的影响84-86
• 4.2 添加氧化铈对脱硫剂性能的影响86-104
• 4.2.1 添加氧化铈前后的脱硫剂比较86-101
• 4.2.2 氧化铈添加量的选择101-104
• 4.3 不同负载量对脱硫剂性能的影响104-105
• 4.4 不同活性组分含量对脱硫剂性能的影响105-107
• 4.5 不同脱硫温度对脱硫剂性能的影响107-110
• 4.6 小结110-111
• 参考文献111-115
• 第五章 脱硫剂再生行为的研究115-129
• 5.1 再生条件115-117
• 5.2 再生装置与分析方法117-119
• 5.2.1 再生装置117-118
• 5.2.2 再生尾气分析方法118-119
• 5.3 实验结果与讨论119-128
• 5.3.1 活性组分含量为30%的脱硫剂的硫化—再生循环实验119-122
• 5.3.2 活性组分含量为25%脱硫剂的硫化—再生循环实验122-127
• 5.3.3 活性组分含量为20%的脱硫剂的硫化—再生循环实验127-128
• 5.4 小结128
• 参考文献128-129
• 第六章 总结与展望129-132
• 6.1 总结129-130
• 6.2 展望130-132
• 致谢132-133
• 攻读学位期间发表的论文133

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

硫化氢脱除技术研究进展    刘小群,江宏富,姚文锐

洁净煤技术的应用领域    熊一权;

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用——Ⅰ.铜和铈负载型氧化物中的氧的性能    卢冠忠,汪仁

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用 Ⅳ.在负载型Cu-Mn-Ce-O催化剂上甲苯的催化燃烧    卢冠忠,汪仁

CeO_2和La_2O_3改性Pd/γ-Al_2O_3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅰ.CeO_2改性Pd/γ-Al_2O_3催化剂的结构和性能    杨成,任杰,孙予罕

负载活性炭催化氧化技术及其进展    赵雪娜,迟文波,池金志

热煤气脱硫——铁酸锌脱硫剂的优化    刘早春,沙兴中

多孔脱硫剂孔结构的特性    赵敬德;刘妮;

Ce含量对Pd/Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的影响    鲁勋;罗来涛;程新孙;

超声波-共沉淀法制备ZrO_2-MgO超细粉    郑少华,王平,王介强,姜奉华

中低温下（350—450℃）铁酸锌脱硫剂的制备、表征与活性评价    许鸿雁

氧化铈高温煤气脱硫剂的制备与活性评价    高春珍

新型炭载氧化物低温烟气脱硫剂的研究    马建蓉

金属Ce表面氧化反应XPS研究    罗丽珠

改性活性半焦脱除原料气中H_2S的研究    吴建芝

以粉煤灰为载体的铁铈高温煤气脱硫剂脱硫行为的研究    谢巍

半焦的活化及脱灰研究    史磊

高温煤气脱硫剂金属氧化物间的相互作用    朱永军

氧化铁基高温煤气脱硫剂再生研究    侯鹏飞

半焦负载铁酸锌高温煤气脱硫剂的制备及其活性评价    王睿

对称配筋小偏心受压构件的截面设计    李平先,毕苏萍

半正定矩阵迹的两个不等式    朱广化

低温水煤气变换催化剂的研究进展    张颖鹤;

神经网络方法在计算蔗糖溶液粘度值中的应用    王吉华,袁翔,孙梅霞

活性炭脱除废水中对硝基苯酚的研究    谢红梅;张丽;许尊炼;王瑜珑;翟洺剑;

有间隙的机械系统自激振动分析—加权平均法    何芝仙,李华凯,吴善初

一种用迭代法求一元二次方程的根及收敛情况    黄荣华

纳米CeO_2的制备方法及应用研究进展    陈汝芬

一个集成电路工艺诊断实例    严利人,李瑞伟,徐春林

样条函数方法在隧道工程问题中的应用    孙福伟,薛清波,陈德庄

AC催化氧化法脱除烟气中SO_2技术    韩东升;郭家秀;尹华强;楚英豪;梁娟;

不同类型散热器流量变化对散热量的影响    李美芹;张双喜;许冬梅;刘翠娜;

超声波在膜蒸馏技术处理废水中的应用(英文)    陶长元;刘作华;杜军;刘仁龙;曹渊;李泽全;

纳米CeO_2光催化性能研究    王利凤;许峰;曾宇平;马健岩;

PAN聚合物细丝中DMSO的扩散行为研究    赵瑾;徐樑华;李春喜;王子镐;

实割实测数据支持下的县级尺度冬小麦产量遥感估测    陈联裙;张群;张锦水;潘耀忠;

孔隙度敏感系数的数值计算    刘福平;杨长春;

80K外置式低温纯化器设计    张卓;葛瑞;何昆;边琳;

炭基环境催化剂的功能    李媛;华坚;尹华强;黄丽华;汪南方;

非线性动态电路的数值解法    刘庆恒;王巨丰;覃丙川;郭奕亿;

密度锁内水力特性的研究    谷海峰

活性半焦低温催化氧化脱除烟气中NO的研究    高健

氧化镁基活性炭复合材料的制备及其性能研究    孙金香

煤的气化反应行为及气化为基础的先进能源动力系统研究    鞠付栋

基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究    谭林

粘土基多孔吸附/催化材料及其净化典型VOCs的性能    屈芳

电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究    杨建国

低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究    李社锋

秸秆类生物质流态化燃烧特性研究    秦建光

富锗闪锌矿氧压酸浸过程中锗的行为研究    梁铎强

基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析    丁凯

SCR烟气脱氮催化剂及技术研究    宋涛

自动杀青理条机传动机构的创新设计与动态仿真    李国一

超临界流体制备负载型催化剂的研究    王晓栋

水下爆炸冲击载荷的SPH算法研究    陈娟

单点锚泊系统动力学建模仿真与姿态控制研究    王大治

大型舰船在补给过程中的操纵性    朱碧春

内河破冰船艏部型式研究    刘禹

套装式机器人设计与实验研究    包世萍

水下机器人状态反馈广义预测解耦控制技术研究    孙靖

氧化铈产品的生产、应用及市场    林河成

固体氧化物燃料电池阳极材料的制备和性能研究新进展    程继贵,邓丽萍,孟广耀

煤制脱硫剂的微孔结构及其对SO_2/N_2混合气的分离机理    王树森,凌爱莲,王志忠

催化氧化法处理对硝基酚钠生产废水的研究    傅建秀,叶平,王连生,张金鸿

活性炭催化剂用于消除和回收烟气中低浓度的二氧化硫    八○二组

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用——Ⅰ.铜和铈负载型氧化物中的氧的性能    卢冠忠,汪仁

活性炭负载钌基氨合成催化剂的制备和催化活性    王晓南,朱虹,夏伟琴,刘化章

CeO_2和La_2O_3改性Pd/γ-Al_2O_3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅰ.CeO_2改性Pd/γ-Al_2O_3催化剂的结构和性能    杨成,任杰,孙予罕

还原条件对CO_2加氢用Fe/TiO_2催化剂结构的影响    索掌怀,寇元,王弘立

氧化铈气凝胶担载氧化铜催化剂上的一氧化碳氧化反应    刘源,孙海龙,刘全生,金恒芳

过渡金属改性活性炭脱硫化氢性能的研究    吴浪;张永春;李哲民;费小猛;宋伟杰;

废轮胎流化床热解特性研究    李鑫

氧化铁高温煤气脱硫行为及助剂影响规律的研究    樊惠玲

铁酸锌高温煤气脱硫行为及气氛效应研究    梁美生

IGCC和联产的系统研究    徐祥

氧化铈高温煤气脱硫剂的制备与活性评价    高春珍

载铜改性活性炭精细脱除硫化氢的研究    程继光

高温煤气脱硫 Ⅱ.铁锌基脱硫剂再生工艺条件的研究    卢朝阳,沙兴中,李四生,田安意,王宇红

煤气厂脱硫剂脱硫探讨    李凌澍;

沼气脱硫    韦文虎;张金林;查忠秀;

常温氧化铁脱硫法在油页岩干馏瓦斯中的应用    张宗平;

常温氧化铁脱硫法在油页岩干馏瓦斯中的应用    张宗平;

高温煤气脱硫剂再生行为气氛效应的研究进展    赵瑞壮;上官炬;娄艳茹;宋瑾;

煤层气脱硫新方法研究    钟立梅;

高温煤气铁钙基脱硫剂再生研究    杜霞茹,黄戒介,房倚天,王洋

煤气脱硫工艺简述    李朋泽;黄建宁;孙连克;

新型高温煤气净化技术的试验研究    戢绪国;步学朋;黄戒介;赵建涛;

铁基脱硫剂的动态再生    郝昌清;张德祥;吴亭亭;

CeO_2对CuO/γ-Al_2O_3结构及烟气脱硫性能的影响    王慧;时森;李卫清;刘国杰;孙俭;

氧传递速率对脱硫菌Pseudomonas delafieldii R-8生长和脱硫的影响    林星;魏雪团;徐林;高红帅;安振涛;贾光和;罗明芳;刘会洲;

化学溶液法在六方Al_2O_3单晶(1102)面沉积生长(002)面择优取向的立方CeO_2的研究    薛耀辉;邓长生;李庆丰;艾德生;戴遐明;

从四元混合稀土氯化物LaCl_3-CeCl_3-PrCl_3-NdCl_3中分离CeO_2的研究    张丽清;姜琳琳;张风春;关瑾;周华锋;

微波液相沉淀法制备CeO_2纳米晶    潘湛昌;张环华;肖楚民;黄慧民;孔祥晋;张小琴;

激光分子束外延生长高质量的CeO_2薄膜    陈军;葛芳芳;张洪量;王雪敏;

化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究    周涛;贺贝贝;江涵;王宁;

CeO_2的立方体和削角八面体的可控合成及其催化性质    王雪;匡勤;谢兆雄;

CeO_2基催化材料的制备及催化作用    卢冠忠;

高硫油清洁加工有系列化催化剂    特约记者 郑伟

烧结烟气脱硫技术问答    武汉都市环保工程技术股份有限公司总工程师 李先旺

柴油深度加氢脱硫催化剂开发成功    特约记者郑伟

高效菌株打开生物脱硫新大门    张璋

瞄准市场 超前研发    左佳齐

循环硫化锅炉岂是污染“挡箭牌”    经晓萃

既能加氢脱硫 又能加氢脱氮    郑伟

柴油深度加氢脱硫催化剂开发成功    

新型催化剂加快柴油低硫化进程    特约记者 郑伟

提高柴油十六烷值技术开发完成    郑伟

炭质多孔材料的结构控制及对H2S、CO2脱除行为研究    陈庆军

中低温固体氧化物燃料电池新型CeO_2基电解质的研究    邸婧

CeO_2基纳米材料的合成及催化性能研究    塔娜

CeO_2基电解质的电性能研究及在中温固体氧化物燃料电池中的应用    严端廷

高比表面CeO_2负载Pt催化剂乙醇水蒸汽重整制氢的研究    王皓

双掺杂CeO_2和LaGaO_3电解质的制备及性能研究    沙雪清

CeO_2担载的Cu和Pt催化剂上低碳含氧化合物完全氧化反应的研究    唐晓兰

燃料电池中温固体电解质材料研究    梁广川

苯甲酸加氢制备苯甲醛二氧化铈催化剂的研究    崇明本

Pseudomonas delafieldii R-8脱硫代谢调控研究及组成型脱硫工程菌的构建    余志坚

添加CeO_2对ZnFe_2O_4/ASC脱除中高温煤气中H_2S的影响    郭婷

超（亚）临界水浸渍法制备锰基中温煤气脱硫剂的研究    刘炼伟

超临界水浸渍法制备锰基中温脱硫剂的研究    司伟平

铁锰系氧化物脱除合成气中羰基硫的应用基础研究    柏勇

Zn-Mn-Cu复合氧化物脱硫剂再生性能及其硫化动力学研究    赫瑞元

高温煤气脱硫剂La（Sm）MeO_x/SBA-15的研制与性能研究    卫晓娜

氧化铁脱硫剂的制备、改性及回收利用研究    钱红辉

稀土氧化物高温煤气脱硫剂的制备、表征与性能研究    湛月平

聚苯乙烯微球的制备及织构对高温煤气脱硫剂性能的影响    宋瑾

半焦负载锌锰铜吸附剂的中温煤气精脱硫研究    靳庆麦