亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鋅基合成氣深度精脫硫劑開發(fā)及性能分析

        2020-08-26 12:39:06朱軍利張林生盛明澤王曉東
        工業(yè)催化 2020年8期
        關(guān)鍵詞:硫容脫硫劑氧化鋅

        朱軍利,張林生,盛明澤,王曉東

        (西安元創(chuàng)化工科技股份有限公司,陜西 西安 70061)

        以氧化鋅為主要組分的脫硫劑具有脫硫精度高、硫容大、使用簡單、操作方便、原料來源廣泛、價格便宜,且生成物硫化鋅性能十分穩(wěn)定、廢劑可回收利用等優(yōu)勢[1-4],已廣泛應(yīng)用于石化、煤化工、化肥、環(huán)保等行業(yè)的合成氣、工業(yè)氣體、油品等原料中脫硫凈化工藝。隨著環(huán)保政策越來越嚴(yán)格,能源加工利用深度不斷提升,對原料中的雜質(zhì)要求越來越嚴(yán)格,如大型化的合成氣裝置預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑、甲醇合成催化劑、甲烷化催化劑、燃料電池電極等對原料氣中的硫含量雜質(zhì)要求已從傳統(tǒng)的凈化精度體積分?jǐn)?shù)0.1×10-6提高至20×10-9(甚至4×10-9)[3-4]。本文以鋅基材料為主要組分,采用共沉淀法及混捏法制備級配組合的深度精脫硫劑,采用XRF、XRD、氮吸附法對試驗(yàn)前后的脫硫劑進(jìn)行表征。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 脫硫劑制備

        以活性氧化鋅為主要組分,添加粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑,不同擠條壓力制備SR101、SR102精脫硫劑。

        按計量配置硝酸銅和硝酸鋅混合溶液,以碳酸鈉為沉淀劑,采用共沉淀法制備銅鋅中間體,然后450℃焙燒,碾碎,與擬薄水鋁石混合,添加石墨潤滑劑,壓制,記為SR116精脫硫劑。

        SR101新鮮劑使用后記為SR101-S1,SR102新鮮劑使用后不同使用位置采樣記為SR102-S1、SR102-S2, SR116新鮮劑使用后記為SR116-S1。

        1.2 樣品表征

        多點(diǎn)BET比表面積及BJH孔體積分布采用美國康塔公司NOVA4200e比表面和孔隙度分析儀進(jìn)行分析。XRF元素分析在德國布魯克公司S4 PIONEER型X射線熒光光譜儀上進(jìn)行。樣品物性分析采用德國布魯克公司PANalytical X’ Pert Powder X射線衍射儀,Cu靶,工作電壓60 kV,工作電流55 mA。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 脫硫精度及活性組分的選擇

        常規(guī)的商用脫硫劑根據(jù)脫硫精度和使用工況條件選擇不同的主要活性組分。首先,考察各種金屬氧化物在不同水汽含量條件下與H2S反應(yīng)的脫硫精度,結(jié)果如圖1所示。

        圖1 金屬氧化物對H2S反應(yīng)的脫硫精度Figure 1 Desulfurization efficiency of metal oxides reacting with H2S

        從圖1可以看出,金屬氧化物對H2S的脫硫精度順序?yàn)镃uO>ZnO>NiO>CaO>MnO>Fe3O4>MgO。實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)操作工況、脫硫精度要求綜合選擇脫硫劑活性組分。對于中高溫(200~400) ℃的合成氣來說,脫硫精度要求≤0.1×10-6時,選擇ZnO為主要活性組分;脫硫精度要求≤20×10-9時,須選擇CuO或CuO-ZnO為主要活性組分;對于天然氣、焦?fàn)t煤氣、水煤氣等工業(yè)氣體粗脫硫時,亦可采用廉價的鐵錳鋅脫硫劑、氧化鐵脫硫劑、氧化錳脫硫劑,降低運(yùn)行成本。

        2.2 氧化鋅脫硫反應(yīng)分析

        氧化鋅脫硫是氣-固非催化放熱反應(yīng),屬于固相晶格擴(kuò)散控制反應(yīng)[3-4],擴(kuò)散是溫度的函數(shù),溫度對硫的吸收率有明顯影響,按照《HG/T 2513-2014 氧化鋅脫硫劑硫容試驗(yàn)方法》考察溫度對氧化鋅脫硫劑硫容的影響,結(jié)果見圖2。

        圖2 溫度對ZnO精脫硫劑硫容的影響Figure 2 Effect of temperature on sulfur capacity of ZnO fine desulfurizer

        從圖2可以看出,隨著溫度的升高,硫容提升。高溫下,ZnO脫硫反應(yīng)速率非???,使得脫硫反應(yīng)快速地逼近平衡過程,收緊了傳質(zhì)區(qū),氧化鋅的利用率可達(dá)90%以上,但中低溫條件下,受晶格擴(kuò)散影響,反應(yīng)速率降低,ZnO脫硫反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的時間延長,傳質(zhì)區(qū)長度增長,從而導(dǎo)致在出口達(dá)到同樣脫硫精度的條件下,氧化鋅的利用率有所降低。中低溫工況條件下,脫硫劑的孔結(jié)構(gòu)(比表面積、孔容、孔隙率、孔徑分布)控制可參與反應(yīng)的氧化鋅數(shù)量,顯著影響脫硫劑的脫硫效率及ZnO利用率,因此控制脫硫劑孔結(jié)構(gòu)是中低溫脫硫劑產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。

        氧化鋅作為精脫硫劑重要的活性組分,在脫硫反應(yīng)中,其主要與硫化氫發(fā)生反應(yīng),生成硫化鋅和水。雖然氧化鋅脫硫反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),但合成氣中的硫化氫含量為微量或痕量,其放熱量可以忽略不計;同時考慮散熱因素,工業(yè)上實(shí)際脫硫反應(yīng)整體床層的溫度略有降低。氧化鋅脫硫反應(yīng)平衡常數(shù)隨著溫度的升高而降低,硫化氫的平衡濃度隨之增大,脫硫精度降低,反之,溫度的降低可使脫硫精度提高。通常在一定的操作條件下,反應(yīng)溫度一定,則硫化氫的平衡分壓與水的平衡分壓成正比,即要獲得較低的平衡硫化氫分壓(或濃度),就必須限制原料氣中的水含量。溫度和水含量對ZnO脫硫反應(yīng)H2S平衡濃度的影響結(jié)果見表1。

        表1 溫度和水含量對ZnO脫硫反應(yīng)H2S平衡濃度的影響(×10-9)

        對于大型化制氫/合成氣裝置的精脫硫工序,要同時考慮硫容和脫硫精度,故在(300~400) ℃的操作范圍內(nèi),選擇90%~95%ZnO的精脫硫劑和CuO-ZnO深度精脫硫劑組成級配床層是最優(yōu)方案;而對于大型化的煤化工低溫甲醇洗凈化氣的精脫硫工序來說,在(100~200) ℃的操作范圍內(nèi)達(dá)到20×10-9的脫硫精度要求,選擇60%~80%ZnO的精脫硫劑(主要通過活性助劑和添加劑的添加改善孔結(jié)構(gòu),提高反應(yīng)速率,來提高ZnO的利用率)和CuO-ZnO深度精脫硫劑組成級配床層是最優(yōu)方案等。

        2.3 XRF元素分析

        對使用前后的樣品進(jìn)行XRF熒光元素分析,結(jié)果見表2。

        表2 精脫硫劑使用前后XRF元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

        根據(jù)表2數(shù)據(jù)核算:SR101-S1對應(yīng)的新鮮劑中ZnO含量為96.26%,與SR101新鮮劑中95.64%相互印證;SR101-S1使用硫容為36.35%,ZnO的利用率為96.5%。SR102-S1、SR102-S2對應(yīng)的新鮮劑中ZnO含量分別為92.60%、93.54%,與SR102新鮮劑中92.42%相互印證;SR102-S1、SR102-S2使用硫容分別為32.91%、33.05%,ZnO的利用率分別為90.4%、90.8%。SR116-S1使用硫容為19.52%,精脫硫劑活性組分利用率為75.1%。

        2.4 XRD

        對使用前后樣品進(jìn)行XRD分析,結(jié)果見圖3。

        圖3 精脫硫劑使用前后XRD圖Figure 3 XRD patterns of fresh and spent fine desulfurizer

        由圖3可知,SR101新鮮劑只觀察到ZnO衍射峰;使用后的SR101-S1中除觀察到ZnS衍射峰外,仍含有少量未反應(yīng)完的ZnO衍射峰。采用X射線衍射峰寬化法計算SR101、SR101-S1的平均晶粒依次約為23.5 nm和24.3 nm;采用RIR法計算,在已檢測出的晶相中ZnO含量為3.1%,折算對應(yīng)的新鮮劑中ZnO利用率96.3%,與XRF熒光元素分析計算的結(jié)果96.5%一致。SR102新鮮劑主要是ZnO衍射峰,還含有微量SiO2和MgCO3衍射峰;使用后SR102-S1、SR102-S2樣品衍射譜圖峰形一致,主要是ZnS衍射峰,樣品中仍含有少量未反應(yīng)完的ZnO衍射峰以及MgCO3衍射峰。SR102、SR102-S1、SR102-S2的平均晶粒依次約為40.6 nm、41.5 nm、40.0 nm。SR116新鮮劑受基體晶粒細(xì)化影響,衍射峰型彌散寬化、強(qiáng)度不高,主要是ZnO衍射峰和CuO衍射峰,另外還有樣品壓制時添加的潤滑劑石墨碳衍射峰,還有微量的Zn3Cu2(OH)6(CO3)2衍射峰和擬薄水鋁石AlO(OH)衍射峰;使用后SR116-S1樣品主要是ZnS衍射峰,還含有少量未反應(yīng)的ZnO衍射峰和石墨碳衍射峰。SR116新鮮劑樣品中CuO、ZnO的平均晶粒依次為10.1nm、9.1nm,晶粒細(xì)小,SR116-S1樣品中ZnS的平均晶粒約為34.1nm。

        2.5 孔結(jié)構(gòu)分析

        采用氮吸附法對樣品進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果見表3。

        表3 樣品比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析

        從表3可以看出,使用后樣品的孔容、比表面積均大幅下降,但最可幾孔徑、平均孔徑變化較小。SR101、SR101-S1的孔容、比表面積和孔徑遠(yuǎn)大于SR102、SR102-S1、SR102-S2,這表明擠條壓力越高,孔結(jié)構(gòu)越小,大孔容、高比表面、大孔徑更有利于脫硫反應(yīng),有利于提高使用硫容和活性組分利用率。

        3 結(jié) 論

        (1) 金屬氧化物對H2S的脫硫精度(結(jié)合能力)順序?yàn)镃uO>ZnO>NiO>CaO>MnO>Fe3O4>MgO。根據(jù)氣源、工況條件及脫硫精度選擇不同活性組分的精脫硫劑。若要求脫硫精度≤20×10-9時,必須選擇CuO或CuO-ZnO為主要活性組分的深度精脫硫劑級配組合床層。氧化鋅脫硫反應(yīng)屬于固相晶格擴(kuò)散控制反應(yīng),高溫時反應(yīng)速率非常快,傳質(zhì)區(qū)收緊,氧化鋅利用率可達(dá)90%以上,但中低溫條件下,受晶格擴(kuò)散影響,氧化鋅利用率有所降低。

        (2)制備的SR101、SR102、SR116精脫硫劑均為納米晶粒,SR101、SR102平均晶粒分別為23.5 nm和40.6 nm,使用后SR101-S1、SR102-S1、SR102-S2平均晶粒依次為24.3 nm、41.5 nm和40.0 nm;SR116新鮮劑樣品中CuO、ZnO的平均晶粒依次為10.1 nm和9.1 nm,晶粒細(xì)小,使用后SR116-S1樣品中ZnS的平均晶粒約為34.1 nm。SR101-S1、SR102-S1、SR102-S2、SR116-S1使用硫容分別為36.35%、32.91%、33.05%、19.52%,活性組分的利用率分別為96.5%、90.4%、90.8%、75.1%。XRD衍射分析顯示,使用后的S101-S1、SR102-S1、SR102-S2、SR116-S1樣品中仍含有少量未反應(yīng)的ZnO,這與XRF分析的結(jié)果相互吻合。

        (3)脫硫劑使用后孔容、比表面積均大幅下降,但最可幾孔徑、平均孔徑變化較??;同時表明大孔容、高比表面、大孔徑更有利于提高脫硫劑脫硫反應(yīng)活性、硫容和活性組分利用率。

        猜你喜歡
        硫容脫硫劑氧化鋅
        KR預(yù)處理工藝參數(shù)對脫硫劑分散行為的影響
        基于實(shí)驗(yàn)的干法脫硫硫容分析及應(yīng)用
        遼寧化工(2022年6期)2022-07-01 01:32:18
        循環(huán)流化床脫硫劑利用率分析
        熱采井惡臭氣味處理研究及應(yīng)用
        鹽酸三乙胺-氯化鐵離子液體吸收H2S的研究
        冶金動力(2020年5期)2020-06-15 06:34:30
        赤泥制備新型燃煤脫硫劑工業(yè)應(yīng)用
        山東冶金(2019年2期)2019-05-11 09:12:10
        受限空間不同類型硫化氫清除液性能對比實(shí)驗(yàn)研究
        氧化鋅中氯的脫除工藝
        銦摻雜調(diào)控氧化鋅納米棒長徑比
        鋼水鈣基脫硫劑的應(yīng)用探討
        久久婷婷五月国产色综合| 日本一区二区三区在线观看免费| 亚洲乱码av中文一区二区| 国产真人无码作爱视频免费| 亚洲 高清 成人 动漫| 亚洲看片lutube在线观看| 欧美放荡的少妇| 久久发布国产伦子伦精品| 国产乱视频| 亚洲一区二区三区小说| 亚洲嫩草影院久久精品| 狠狠色欧美亚洲综合色黑a| 国产青青草视频在线播放| 中文字幕一区二区区免| 亚洲国产女同在线观看| 99久久精品国产片| 国产午夜精品久久久久| 亚洲产在线精品亚洲第一页| 色婷婷精品大在线视频| 亚洲综合精品一区二区| 亚洲美女毛多水多免费视频| 亚洲精品宾馆在线精品酒店| 国产精品女同久久久久电影院| 亚洲av无码专区亚洲av伊甸园| 又爽又黄又无遮挡的激情视频 | 日韩精品极品免费视频观看 | 99久久久无码国产精品6| 精品人妻少妇一区二区三区不卡 | 摸丰满大乳奶水www免费| 日本乱子人伦在线视频| 综合精品欧美日韩国产在线| 亚洲精品自拍视频在线观看 | 国产亚洲精品一区二区在线观看 | 国产一区二区三区仙踪林 | 美女被黑人巨大入侵的的视频| 国产一区二区三区不卡在线观看| gv天堂gv无码男同在线观看| 国产人成无码视频在线| 亚洲精品白浆高清久久| 在线亚洲妇色中文色综合| 99在线精品免费视频|