【摘要】：煤氣化是目前應(yīng)用最廣且最高效的煤潔凈技術(shù),是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。煤氣化過(guò)程會(huì)伴隨著大量氣態(tài)單質(zhì)汞釋放,而煤氣是還原氣氛使得單質(zhì)汞較難脫除。單質(zhì)汞作為有劇毒性、揮發(fā)性和生物累積性的重金屬,如大量排放會(huì)對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。目前,炭基吸附劑脫汞技術(shù)是發(fā)展最成熟最具工業(yè)化前途的技術(shù),但操作成本較高再生性能差。石油焦是一種石油煉制過(guò)程中的副產(chǎn)物,具有高碳、低灰等特點(diǎn)而且價(jià)格低廉,是一種制備炭基吸附劑的優(yōu)良原料。隨著高硫原油進(jìn)口量的增長(zhǎng)和延遲焦化工藝的發(fā)展,石油焦中的硫含量不斷升高,石油焦的應(yīng)用受到了限制,但是鑒于硫是脫汞吸附劑活性組分,可以利用高硫石油焦作為脫汞吸附劑的原料。通過(guò)對(duì)預(yù)浸漬硝酸鋅的石油焦焙燒和活化制備炭基吸附劑,系統(tǒng)考察了制備工藝條件,并采用XRD、BET、Hg~0-TPD和XPS等表征手段探究了吸附劑物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)在模擬煤氣中的脫汞性能的影響。得到的以下結(jié)論:(1)預(yù)浸漬硝酸鋅的高硫石油焦焙燒后可生成六方纖鋅礦型的硫化鋅,硝酸鋅的添加量為n(Zn):n(S)=3:10,焙燒溫度為750~800°C,焙燒過(guò)程升溫速率為5°C/min時(shí)制得的樣品硫化鋅相對(duì)含量多、結(jié)晶度高且活化后的樣品有較高的脫汞活性,模擬煤氣氣氛下床層溫度為150°C時(shí)2 h內(nèi)的脫汞效率可達(dá)65%以上。(2)在溫度950°C,水蒸氣含量為40 vol%,活化時(shí)間為2.5 h的條件下,石油焦原料和含硫化鋅的石油焦能夠獲得良好的孔結(jié)構(gòu),比表面積分別可達(dá)168.1 m~2/g和235.8 m~2/g,顯示了鋅的負(fù)載,具有一定擴(kuò)孔作用,活化沒(méi)有改變硫化鋅晶型。(3)高硫石油焦制備的炭基吸附劑的良好脫汞性能依賴于焙燒形成的硫鋅化合物和活化形成的孔結(jié)構(gòu)。(4)H_2S氣體對(duì)吸附劑的脫汞性能有較強(qiáng)的促進(jìn)作用,且H_2S的濃度在0.005~0.08 vol%范圍內(nèi)床層溫度為120°C時(shí)3 h內(nèi)的脫汞效率均能達(dá)到80%以上,但停止H_2S供給后吸附劑的脫汞效率會(huì)急劇下降。(5)HSPC-Zn-A吸附劑的脫汞作用表現(xiàn)在兩方面,一方面是硫化鋅直接吸附單質(zhì)汞,另一方面是硫化鋅通過(guò)吸附H_2S,然后再和單質(zhì)汞作用生成HgS。脫汞后吸附劑中的汞有較高的穩(wěn)定性,經(jīng)水浸泡和60°C恒溫處理后吸附劑的汞容減少量在5%以內(nèi),說(shuō)明脫汞后廢舊吸附劑在較為惡劣環(huán)境下存儲(chǔ)運(yùn)輸不會(huì)導(dǎo)致較多的汞二次釋放。(6)HSPC-Zn-A吸附劑經(jīng)三次使用和再生后,120°C模擬煤氣氣氛下6 h內(nèi)的脫汞活性仍能保持在85%以上。
【圖文】：

室氣體以外僅有的一種會(huì)對(duì)全球產(chǎn)生影響的化學(xué)污染物。汞污染已經(jīng)成為了全球矚目、重點(diǎn)管控的環(huán)境污染物之一。圖1-1 汞釋放及被人體吸收的途徑Fig.1-1 The pathway of mercury release and absorption by human body1.2.2 汞在煤中的賦存形態(tài)明確汞在原煤中的賦存形態(tài)是十分重要的，這對(duì)研究汞在煤的儲(chǔ)存、洗選和加工利用等過(guò)程中的變遷規(guī)律及其廢棄物的危害程度和治理手段具有指導(dǎo)性意義�，F(xiàn)階段，，大部分學(xué)者認(rèn)同的觀點(diǎn)為：汞在原煤中存在的形態(tài)主要有：有機(jī)汞化合物、硫汞的化合物、汞與金屬的化合物以及氯化汞等。我國(guó)地域?qū)拸V，地質(zhì)、氣候類型多樣，煤的品質(zhì)也各不相同，不同變質(zhì)程度的煤中汞的含量也不同，變質(zhì)程度越高汞的含量就越高（褐煤＜煙煤＜焦煤＜無(wú)煙煤）。除變質(zhì)程度外，煤中汞的含量及形態(tài)很大程度上還與地質(zhì)環(huán)境、沉積條件、構(gòu)造因素等不可控因素有關(guān)。馮新斌[31]等通過(guò)對(duì)煤樣進(jìn)行化學(xué)浸取的方法研究了煤中汞與各礦物之間的相關(guān)性，結(jié)果顯示煤中的汞主要賦存于硫化物相中，黃鐵礦是汞主要的附著體且在其中的分布呈不均勻性。馬晶晶[32]等通過(guò)化學(xué)逐級(jí)提取的方法研

σ+與 σ-組分在強(qiáng)度上差的絕對(duì)值與汞蒸氣的濃度成正比。原理如如圖2-2所示：圖2-1 塞曼效應(yīng)測(cè)汞原理Fig.2-1 The principle of Zeeman effect②固體樣品測(cè)試：測(cè)汞儀分析固體樣品時(shí)需為測(cè)汞儀加裝PYRO-915+熱解配件。操作原理為：將混合樣品熱分解再利用塞曼校正技術(shù)的原子吸收光譜（ZAAS）檢測(cè)熱分解產(chǎn)物中的汞元素總量。RA-915+分析儀的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。泵（3）和電源供給及泵單元（1）用作把空氣泵入霧化室和分析單元。進(jìn)口吸附過(guò)濾器（2）用以去除空氣中的汞得到不含汞的氣體用作載氣。樣品移入樣品舟（11）后送入霧化器（7）的第一室，在此樣品被加熱到一定溫度（200~800 °C ，取決于模式的選擇）。汞的化合物受熱氣化和部分分解為元素汞，產(chǎn)生的所有氣態(tài)物質(zhì)又被載氣（環(huán)境空氣）運(yùn)輸?shù)届F化室的第二室（8）。在（8）中有機(jī)質(zhì)全部被燒掉并且汞化合物被完全分解。氣體從霧化器的下游被引入并進(jìn)入分析單元（9）
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ424;TQ546.5

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本文編號(hào)：2654127