【摘要】：以煤氣化為基礎(chǔ)的煤基多聯(lián)產(chǎn)將能源轉(zhuǎn)化與化工產(chǎn)品合成相結(jié)合可以實現(xiàn)煤炭資源價值的梯級利用,是煤炭高效清潔經(jīng)濟(jì)利用的途徑之一。中高溫煤氣脫硫是解決該技術(shù)過程中污染物危害的關(guān)鍵技術(shù)之一。在250-500℃的溫度范圍內(nèi),進(jìn)行煤氣中含硫(H2S, COS)氣體高效脫除的研究是目前關(guān)注的重點,主要解決吸附劑在上述溫區(qū)反應(yīng)活性低和容易失活的問題。因此,探索新型制備方法以改善吸附劑的中溫活性并保持其循環(huán)穩(wěn)定性具有重要的理論意義和研究價值。 超臨界水(SCW, Supercritical Water)具有很多獨特的物理和化學(xué)特性快速的化學(xué)反應(yīng)速率和金屬氧化物的低溶解性可促進(jìn)金屬氧化物的成核；超臨界水極強的傳質(zhì)特性和幾乎為零的比表面張力,有利于金屬或金屬氧化物微粒進(jìn)入到多孔材料的內(nèi)部形成復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。 本論文利用超臨界水浸漬法(SCWI, Supercritical Water Impregnation)制備了系列負(fù)載型中溫煤氣吸附劑�？疾炝溯d體、前驅(qū)體種類和濃度、溫度、浸漬時間、浸泡時間、金屬活性組分等過程參數(shù)對吸附劑脫硫性能的影響,并與常規(guī)等體積浸漬法制備的吸附劑進(jìn)行比較；結(jié)合XRD、孔結(jié)構(gòu)分析儀等表征結(jié)果,對吸附劑的脫硫活性與活性組分的上載量、晶型、分布狀態(tài)、以及載體的孔結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行關(guān)聯(lián),揭示制備方法影響吸附劑脫硫活性的主要規(guī)律。 得出如下主要結(jié)論：1.載體對SCWI制備吸附劑的影響 1)以Mn(NO3)2為前驅(qū)體溶液,以疏水性活性炭為載體SCWI制備的吸附劑脫硫性能優(yōu)于以親水性γ-Al2O3為載體制備的吸附劑。 2)炭基吸附劑的硫容和金屬利用率的大小與載體的比表面積具有較高的相關(guān)性,較高比表面積的載體擔(dān)載的氧化錳呈高分散狀態(tài),具有較多的反應(yīng)活性位；載體的低比表面積使氧化錳在其表面發(fā)生多層覆蓋,甚至聚集使部分孔堵塞,使錳利用率下降。 3)超臨界水浸漬法制備吸附劑的過程可同時對載體進(jìn)行二次活化、提高比表面積,使吸附劑的脫硫活性提高。2. SCW]制備吸附劑過程參數(shù)的影響 1) SCW]制備過程中,通過改變前驅(qū)體濃度、制備溫度、浸漬時間等參數(shù),可以調(diào)控吸附劑的比表面積、孔容、活性組分的顆粒大小及分散性。實驗考察的范圍內(nèi),MnOx/AC最佳的SCW]制備條件為：以0.46mol/L硝酸錳溶液為前驅(qū)體,制備溫度為380℃,浸漬時間為30min,此時吸附劑具有較高的脫硫精度和硫容,而且對AC載體的物理結(jié)構(gòu)影響較小 2)以Mn(NO3)2為前驅(qū)體,SCW]制備的吸附劑中Mn呈Mn3O4晶相,常規(guī)等體積浸漬法(PVI)制備的吸附劑中Mn呈MnO晶相。當(dāng)前驅(qū)體濃度較低時,SCWI制備的吸附劑中活性組分分散性較好,粒徑較小,脫硫活性優(yōu)于負(fù)載相同量錳PVI制備的吸附劑；當(dāng)前驅(qū)體濃度較大時,吸附劑中·活性組分出現(xiàn)嚴(yán)重聚集現(xiàn)象,脫硫活性較PVI制備的吸附劑差。 3)以Mn(Ac)2為前驅(qū)體SCWI制備吸附劑過程中,Mn與活性炭中的Si發(fā)生反應(yīng)生成Mn2SiO4, Mn2SiO4具有極低的脫硫活性；Mn活性組分分散性較差,顆粒聚集現(xiàn)象嚴(yán)重,脫硫活性差于以Mn(NO3)2為前驅(qū)體制備的吸附劑。 3.SCWI制備的單一及復(fù)合金屬氧化物吸附劑的硫化性能 1)超臨界水浸漬法制備的Zr、MN、Cu三種吸附劑的硫容和脫硫精度的大小順序為CuOx/ACZnOx/AC。 2)錳銅復(fù)合吸附劑有效提高了脫硫精度和硫容。吸附劑的硫容隨著銅所占比例的增加而增大,錳銅摩爾比為3:7時吸附劑具有最佳的脫硫能力,其穿透時間和硫容分別為1185mmin和7.34 g S/100g。 3)活性組分銅的添加促進(jìn)了氧化錳的分散,提高了吸附劑中活性組分錳的利用率；硫化后Cu的衍射峰消失或強度減弱,也顯示了錳的存在提高了吸附劑中活性組分銅的利用率。
[Abstract]:The coal-based coal-to-base combined with coal gasification combined with the combination of energy conversion and chemical products can realize the step utilization of the value of the coal resources, and is one of the ways to effectively clean and utilize the coal. The high-temperature gas desulfurization is one of the key technologies to solve the pollution hazards in the process. In the temperature range of 250-500 鈩，

本文編號：2322886