【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展，煤炭能源已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。在煤炭資源的開發(fā)和利用中，應充分提高其利用效率，并大力研究和應用清潔煤轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)。高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)不可避免的產(chǎn)生含硫氣體，含硫氣體不僅污染環(huán)境，影響工業(yè)成本，還會危害人體健康，因此對于含硫氣體硫化物的脫除至關(guān)重要。由于具有高的能量利用率和環(huán)境友好性等優(yōu)點，高溫煤氣脫硫/再生循環(huán)工藝成為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC），燃料電池發(fā)電（FC），煤基多聯(lián)產(chǎn)（CPG）等清潔煤轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)中潛在必配工藝。高溫煤氣脫硫劑能夠商業(yè)化的必要條件是其必須能夠經(jīng)得住上百次的脫硫/再生循環(huán)使用，這就要求脫硫劑除了有良好的脫硫性能外還必須有良好的再生性能，因此高溫煤氣脫硫劑的再生過程是高溫煤氣脫硫技術(shù)中關(guān)鍵步驟之一。再生床層動態(tài)研究將為高溫煤氣脫硫技術(shù)的工程設計提供基礎數(shù)據(jù)。 本文在課題組前期工作的基礎上，在微分固定床反應器上研究了O2、SO2、O2-SO2混合三種不同氣氛下氧化鐵基高溫煤氣脫硫劑的再生床層動態(tài)行為。采用氣相色譜、煙氣分析儀等分別對固定床進出口氣體濃度進行了分析；采用快速智能定硫儀對床層上固體顆粒硫含量進行了分析，考察了初始濃度、操作溫度等因素對O2、SO2以及O2-SO2混合氣氛中再生床層透過曲線以及床層硫分布的影響，并計算出不同氣氛、不同操作條件下床層反應區(qū)高度以及反應區(qū)的移動速率。結(jié)果表明：①不同氣氛下反應物濃度的變化對脫硫劑再生床層動態(tài)行為影響顯著。O2氣氛再生床層反應區(qū)高度隨反應物O2濃度的增大而減小，反應區(qū)移動速率卻隨反應物O2濃度的增大而增大，該過程類似于平推流模型，過程主要受內(nèi)擴散影響；SO2氣氛下再生反應區(qū)高度以及移動速度均隨反應物SO2濃度的增大而增大，高SO2濃度下脫硫劑再生床層硫分布曲線類似于托普索工作曲線，與平推流模型相差較大；O2-SO2混合氣氛下再生，反應初始階段主要為O2再生反應區(qū)，呈現(xiàn)規(guī)則的S型，隨著反應時間的延長，再生床層硫含量分布出現(xiàn)兩級以上平臺，其中第一級平臺為O2和SO2反應區(qū)相互疊加的結(jié)果，且增大反應物氣體濃度可以降低第一級平臺高度，使再生疊加反應區(qū)高度減小，第二級以上平臺為單獨SO2反應區(qū)，該再生床層硫含量分布曲線與單一SO2氣氛再生曲線類似。實驗中增大反應物濃度使混合反應區(qū)高度減小，反應區(qū)移動速率增加。②再生溫度的變化對O2氣氛再生工作曲線影響不明顯，但對SO2氣氛下再生曲線影響顯著。在實驗溫度范圍內(nèi)，升高溫度，SO2氣氛再生床層反應區(qū)高度減小，反應區(qū)移動速率增加；O2-SO2混合氣氛再生，疊加反應區(qū)隨溫度的升高而增大，床層反應區(qū)隨溫度的升高而減小。溫度升高，再生時間縮短，再生床層利用率增加。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ546.5
【圖文】：

8圖 1-1 固定床穿透曲線[53]Fig.1-1 Breakthrough curve of fixed bed[53]當含有某一濃度的氣體混合物以一穩(wěn)定的速度通過吸附床層時，假設床層完全質(zhì)阻力，吸附質(zhì)就會以不變的初始濃度沿著氣流方向向床層出口平移，該過程類缸中活塞的移動。但現(xiàn)實情況中往往有傳質(zhì)阻力的存在，且流體的速度、吸附相及吸附機理等都會對吸附過程有不同的影響，因此吸附氣體通過床層時首先在吸口形成 S 形曲線，且隨著氣體混合物的不斷流入，該曲線以一定的速度床層出口移

志彥[67]等在單顆粒動力學的基礎上建立了鋅錳脫硫劑脫除氧硫化碳的床，并用實驗驗證，實驗時在床層不同位置放置帶有標記的樣品，從而測轉(zhuǎn)化率，得出床層氣體濃度與高度的關(guān)系，他還提出設計脫硫塔時應采采用雙塔操作，這樣既不影響生產(chǎn)又能提高脫硫劑的利用率。漢賢[68]針對氧化鋅脫硫過程研究了其床層動態(tài)行為及其動力學模型，指硫床層類似于固定床的吸附，在床層上沿著氣流方向同樣可以劃分為三區(qū)、工作區(qū)和備用區(qū)。文章總結(jié)了不同脫硫床層的模型計算，文章中提對 ZnO 脫硫床給出的硫分布曲線，該曲線上含有三個平臺，分別為：1 為2 為化學吸附飽和區(qū)和 5 是備用區(qū)，2a、2b 分別為固相和氣相擴散區(qū)，。該過程指出硫化物先在固體表面發(fā)生化學吸附，當該過程達到飽和后再擴散到顆粒內(nèi)部，發(fā)生反應形成產(chǎn)物層，并在孔擴散控制下重新達到入到氧化鋅晶粒內(nèi)部并在固體擴散控制下達到第三次飽和。如圖 1-4 所

【參考文獻】

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本文編號：2713651