【摘要】：煤炭在我國一次能源消費中占據(jù)著主導作用。但是,目前我國煤炭利用依舊存在著很多問題,煤炭利用率低及直接使用造成嚴重的污染問題,因此煤炭的清潔利用就顯得尤為重要。目前研究和開發(fā)的潔凈煤轉(zhuǎn)化利用技術(shù)有整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)、燃料電池發(fā)電(FC),而這些技術(shù)都需要脫除煤氣中的硫化物。為了利用煤氣中的顯熱,高溫煤氣脫硫劑受到了廣泛的關(guān)注。高溫煤氣脫硫劑不僅要求高溫還原性氣體中有很高的脫硫活性和后續(xù)好的再生能力,而且再生后脫硫劑還應(yīng)該具備穩(wěn)定的脫硫活性且經(jīng)受的住多次的硫化-再生循環(huán)使用。單一金屬氧化物脫硫劑很難滿足高溫脫硫的要求,而復合金屬氧化物脫硫劑在高溫脫硫中存在非常大的潛力。因此,研究復合金屬氧化物脫硫劑的再生性能意義重大。鐵鈰復合脫硫劑在再生過程中具有熱效應(yīng)補償現(xiàn)象,為了充分發(fā)揮此效應(yīng),我們提出鋯添加劑對鐵鈰復合脫硫劑再生行為影響研究。本論文首先制備出鐵鈰鋯高溫脫硫劑并對脫硫劑在SO_2氣氛下的再生行為進行了研究,重點考察了不同再生溫度、進口SO_2濃度、再生空速對鐵鈰鋯復合脫硫劑再生單質(zhì)硫產(chǎn)率和再生率的影響規(guī)律。探討了鋯在鐵鈰基復合脫硫劑再生過程中所起到的作用。并用XPS和TPR等對再生前后脫硫劑的結(jié)構(gòu)和還原性能進行了表征。主要結(jié)果如下:(1)在含SO_2氣氛下再生時,鐵鈰鋯復合高溫脫硫劑再生后的主要產(chǎn)物是Fe_3O_4、Fe_2O_3、Ce_(0.8)Zr_（0.2）_2和單質(zhì)硫。再生溫度、再生空速和再生氣濃度的提高都可以提高鐵鈰鋯復合脫硫劑的再生反應(yīng)速率。在實驗條件下,這三個再生條件的影響效果次序是再生溫度再生氣濃度再生空速。再生溫度的提高可以提高脫硫劑的再生率,當再生溫度為750oc時,再生率達到98%以上。(2)氧化鈰脫硫劑在再生后表面氧和體相氧發(fā)生了變化,導致脫硫劑表面ce~(4+）增多而體相的ce~(4+）減少,這一改變有利于氧化鈰在低溫下還原。鈰鋯復合脫硫劑在再生后仍然有氧空位的存在,有利于體相氧向外遷移,這可以使得鈰鋯脫硫劑在低溫下更好的還原。再生后鐵鈰鋯復合脫硫劑還原溫度降低,有利于鐵鈰鋯脫硫劑的二次硫化。(3)對不同再生溫度下的脫硫劑進行二次硫化實驗發(fā)現(xiàn),再生溫度高于650oc甚至到800oc時,脫硫劑二次穿透硫容沒有明顯的下降,而且還略高于新鮮樣,再生溫度為650oc時,二次穿透硫容最高超過了新鮮樣穿透硫容。鐵鈰鋯復合脫硫劑進行了5次連續(xù)硫化-再生循環(huán),第2次硫化時脫硫劑的穿透硫容達到了最大,在四次循環(huán)之后幾乎達到了穩(wěn)定。(4)FeZr_(0.2)、Ce_(0.8)Zr_(0.2)復合脫硫劑與氧化鐵、氧化鈰單一脫硫劑相比再生速率和再生率都有所提高。隨著鋯的加入量增大,鐵鋯復合脫硫劑的再生速率、單質(zhì)硫產(chǎn)率、再生率都呈增大趨勢,鋯在氧化鐵脫硫劑中起到分散的作用,促進了氧化鐵脫硫劑的再生;但是隨著鋯含量的增加鈰鋯復合脫硫劑的再生性能呈現(xiàn)先增大后減弱的趨勢,不同的鈰鋯比會有不同的氧化鈰鋯固溶體結(jié)構(gòu),鋯的摩爾分數(shù)為20%時所形成的立方晶型可以促進鈰鋯脫硫劑的再生。(5)鐵鈰鋯復合脫硫劑在再生過程中,隨著鋯的加入量增多,再生反應(yīng)速率先增大后減小,FeCe_(0.8)Zr_(0.2)復合脫硫劑的再生速率最快,不同鋯的添加量有不同的鈰鋯固溶體結(jié)構(gòu),在FeCe_90.8)Zr-90.20復合脫硫劑中鈰鋯固溶體可以形成的立方晶型結(jié)構(gòu),立方晶型的鈰鋯固溶體結(jié)構(gòu)可以促進鈰鋯復合脫硫劑的再生。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ546.5

【參考文獻】

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