Fe-Mn中高温煤气脱硫剂还原硫化行为研究

【摘要】： 高温煤气脱硫净化技术是适应可持续发展和环境友好要求的洁净煤技术的重要组成部分,在新兴的煤基多联产技术中占有非常重要的地位。其中,脱硫剂的性能对于该技术的实现具有非常重要的影响。由于煤气富含H2,CO等还原性气体,脱硫剂在反应过程中必然经历还原与硫化共同发生的复杂状态,而还原过程中脱硫剂由于要经历较多的晶型或价态变化,对于脱硫剂的硫化活性及结构都有很大的影响。深入研究脱硫剂的还原性能,对于进一步了解脱硫剂的硫化性能具有重要的意义。 本文详细考察了Fe-Mn复合氧化物脱硫剂H2-TPR和CO-TPR还原行为,并与氧化铁和氧化锰脱硫剂的还原行为进行比较。结果表明:氧化锰脱硫剂较氧化铁脱硫剂更容易被还原气体还原;随着脱硫剂中锰相对含量的增大,脱硫剂的还原性变强,还原峰前移;焙烧温度升高,导致二者生成了新的物相,但脱硫剂的比表面积和孔容逐渐减小,从而使脱硫剂中氧化锰和氧化铁活性组分还原性能减弱。H2比CO还原能力强,还原产物明显不同:脱硫剂与H2反应还原产物单一,分别为铁单质和一氧化锰;脱硫剂与CO反应复杂,存在歧化反应,还原产物中还出现了铁炭化合物。 脱硫剂的硫化性能与其还原性能密切相关,还原性能居中的7F3M750脱硫剂的硫化性能最好、硫容最大;焙烧温度增大到850oC,脱硫剂开始发生烧结,脱硫剂还原性能和硫化性能降低;硫化温度为500oC时脱硫剂的脱硫精度、硫化效率最高。 【关键词】：中高温煤气 脱硫剂 Fe-Mn复合氧化物 TPR
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X701.3
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第一章 文献综述与课题选择8-21
• 1.1 课题背景8
• 1.2 高温金属氧化物脱硫剂的发展现状8-15
• 1.2.1 氧化铁脱硫剂的研究8-9
• 1.2.2 氧化锌脱硫剂的研究9-10
• 1.2.3 氧化钙脱硫剂的研究10-11
• 1.2.4 氧化铜脱硫剂的研究11
• 1.2.5 氧化锰脱硫剂的研究11-12
• 1.2.6 氧化铈脱硫剂的研究12
• 1.2.7 复合金属氧化物脱硫剂的研究12-15
• 1.2.7.1 铁酸锌脱硫剂的研究12-13
• 1.2.7.2 钛酸锌脱硫剂的研究13-14
• 1.2.7.3 其它复合金属氧化物脱硫剂的研究14-15
• 1.3 金属氧化物脱硫剂的制备15-16
• 1.4 脱硫剂的还原和吸附性能16-19
• 1.4.1 程序升温还原（TPR）16-19
• 1.4.1.1 TPR 基本概念16-17
• 1.4.1.2 TPR 热力学17
• 1.4.1.3 TPR 动力学方程17-19
• 1.4.1.4 影响TPR 的因素19
• 1.5 课题选择及研究内容19-21
• 第二章 实验部分21-26
• 2.1 实验仪器和药品21-24
• 2.1.1 实验药品21
• 2.1.2 实验分析测试仪器21-24
• 2.2 实验方案24-25
• 2.3 脱硫剂的评价指标25-26
• 第三章 脱硫剂的制备和表征26-36
• 3.1 活性组分的制备和表征26-31
• 3.1.1 活性组分的制备26
• 3.1.2 活性组分的XRD 表征26-27
• 3.1.3 活性组分的TPR 表征27-31
• 3.1.3.1 活性组分H2-TPR 表征27-29
• 3.1.3.2 活性组分CO-TPR 表征29-31
• 3.2 脱硫剂的制备和表征31-34
• 3.2.1 脱硫剂的制备31-33
• 3.2.2 脱硫剂的BET 和孔容33-34
• 3.2.3 脱硫剂的XRD 表征34
• 3.2.3.1 不同摩尔比脱硫剂XRD34
• 3.2.3.2 不同焙烧温度7F3M 型脱硫剂XRD34
• 3.3 本章小结34-36
• 第四章 H_2气氛下脱硫剂的还原性能及动力学研究36-44
• 4.1 脱硫剂H_2-TPR 行为研究36-39
• 4.1.1 氧化铁、氧化锰脱硫剂和粘土H2-TPR36
• 4.1.2 不同铁锰摩尔比对脱硫剂H2-TPR 影响36-38
• 4.1.3 焙烧温度对脱硫剂H2-TPR 影响38-39
• 4.1.4 H_2 还原不同（铁锰摩尔比）脱硫剂产物XRD 表征39
• 4.2 脱硫剂H_2 气氛动力学研究39-42
• 4.2.1 复合氧化物7F3M0750 的H2-TPR39-40
• 4.2.2 7F3M0750 还原动力学参数的求取40-42
• 4.3 本章小结42-44
• 第五章 CO 气氛下脱硫剂的还原性能及动力学研究44-53
• 5.1 脱硫剂CO-TPR 行为研究44-48
• 5.1.1 氧化铁、氧化锰脱硫剂和粘土CO-TPR44-45
• 5.1.2 不同铁锰摩尔比对脱硫剂CO-TPR 的影响45-46
• 5.1.3 焙烧温度对脱硫剂CO-TPR 影响46-47
• 5.1.4 CO 还原不同（铁锰摩尔比）脱硫剂产物XRD 表征47-48
• 5.2 脱硫剂CO 气氛动力学研究48-52
• 5.2.1 复合氧化物7F3M0750 的CO-TPR 结果48-49
• 5.2.2 7F3M0750 还原动力学参数的求取49-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 脱硫剂硫化性能的研究53-59
• 6.1 脱硫剂的活性评价53-56
• 6.1.1 不同铁锰摩尔比对脱硫剂硫化性能的影响53-54
• 6.1.2 焙烧温度对脱硫剂硫化性能的影响54-55
• 6.1.3 硫化温度对脱硫剂硫化性能的影响55-56
• 6.2 脱硫剂硫化产物XRD 表征56-58
• 6.3 小结58-59
• 第七章 结论与展望59-61
• 7.1 总结59-60
• 7.2 创新点60
• 7.3 今后的工作设想60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66
• 发表的文章66

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