不同方法制备氧化锌高温煤气脱硫剂的原位再生动力学

《SBA-15负载锌基氧化物的煤气脱硫与再生行为研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，煤气脱硫技术已成为环境保护和能源利用领域的重要课题。

SBA-15作为一种具有高比表面积和有序孔道结构的材料，其在煤气脱硫领域的应用潜力逐渐凸显。

锌基氧化物因其优异的脱硫性能和低成本特性，亦常被用作煤气脱硫的催化剂。

本研究致力于探究SBA-15负载锌基氧化物的煤气脱硫与再生行为，以期为煤气脱硫技术的发展提供新的思路和方法。

二、实验材料与方法1. 材料准备本实验采用SBA-15作为载体，以锌基氧化物作为活性组分。

首先制备SBA-15载体，然后通过浸渍法将锌基氧化物负载于SBA-15上。

2. 煤气脱硫实验在固定床反应器中，以模拟煤气为原料，进行脱硫实验。

通过改变反应条件（如温度、压力、气体流速等），探究SBA-15负载锌基氧化物的脱硫性能。

3. 再生实验脱硫后的催化剂进行再生实验，通过改变再生条件（如温度、气氛等），探究催化剂的再生性能及活性恢复情况。

4. 分析方法采用XRD、SEM、TEM等手段对催化剂进行表征，分析其结构、形貌及活性组分分布情况。

同时，通过ICP-AES、TGA等手段对脱硫性能及再生行为进行定量分析。

三、结果与讨论1. 脱硫性能分析实验结果表明，SBA-15负载锌基氧化物的催化剂具有较高的脱硫性能。

在一定的反应条件下，催化剂的脱硫效率随反应时间的延长而逐渐降低。

通过XRD、SEM等手段分析发现，催化剂表面锌基氧化物的分布均匀，有利于提高催化剂的脱硫性能。

2. 再生行为研究经过再生实验发现，SBA-15负载锌基氧化物的催化剂具有良好的再生性能。

在适当的再生条件下，催化剂的活性可以得到有效恢复。

通过TGA等手段分析发现，再生过程中催化剂的活性组分未发生明显损失，表明催化剂具有良好的结构稳定性。

3. 影响因素分析本实验还探究了反应条件对脱硫性能及再生行为的影响。

结果表明，反应温度、压力、气体流速等因素对催化剂的脱硫性能具有显著影响。

氧化锌方案1. 概述氧化锌（Zinc Oxide，ZnO）是一种广泛应用于各个领域的重要无机材料。

它具有很高的折射率、电子迁移率和光电转换效率，因此在光学、电子、能源等领域具有很大的潜力。

本文将介绍氧化锌的制备方法以及应用领域。

2. 氧化锌制备方法2.1. 化学法2.1.1. 水热法•水热法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法。

•简单来说，水热法是将锌盐与氢氧化物在高温高压下反应，生成氧化锌。

2.1.2. 气相沉积法•气相沉积法是一种制备薄膜氧化锌的方法。

•通过在高温高压的条件下，将锌或锌化合物的蒸汽转化为固态氧化锌。

2.1.3. 溶胶-凝胶法•溶胶-凝胶法是一种制备氧化锌胶体的方法。

•通过逐渐凝聚固相粒子来形成胶体。

2.2. 物理法2.2.1. 热蒸发法•热蒸发法是一种制备薄膜氧化锌的方法。

•通过在惰性气体的保护下将锌蒸发到基底上生成薄膜。

2.2.2. 磁控溅射法•磁控溅射法是一种制备氧化锌薄膜的方法。

•通过使金属锌靶反应而生成氧化锌薄膜。

3. 氧化锌的应用领域3.1. 光学领域•氧化锌具有较高的折射率和透明度，因此被广泛应用于光学镜片、光纤和太阳能电池等领域。

3.2. 电子领域•氧化锌是一种优良的半导体材料，可以用于制造电子器件，如场效应晶体管（FET）、发光二极管（LED）等。

3.3. 气敏传感器•氧化锌可以作为气敏材料应用于气体传感器中。

•氧化锌在特定的环境中会发生电阻变化，因此可以通过测量氧化锌材料的电阻变化来检测目标气体的浓度。

3.4. 其他领域•氧化锌还广泛应用于催化剂、防晒霜、涂料、橡胶制品等领域。

4. 总结氧化锌是一种重要的无机材料，在光学、电子、能源等领域具有广泛的应用前景。

本文介绍了氧化锌的制备方法和应用领域。

希望本文能够为对氧化锌感兴趣的读者提供一些参考和启发。

引用格式示例：作者. (年份). 标题. 出版地：出版者.如：Smith, J. (2000). Zinc Oxide: A Versatile Inorganic Material. New Yo rk: Wiley.注意：以上内容仅供参考，具体的氧化锌方案可根据实际需求进行调整和完善。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第8期·2994·化 工 进展不同方法制备氧化锌高温煤气脱硫剂的原位再生动力学冯宇，史磊，张赛赛，武蒙蒙，米杰（太原理工大学，煤科学与技术教育部与山西省重点实验室，山西 太原 030024）摘要：分别采用室温固相法和均匀沉淀法原位制备氧化锌脱硫剂前体，并在热天平装置上研究了再生温度及反应中氧气浓度对氧化锌高温煤气脱硫剂的原位再生行为的影响。

采用收缩核模型对脱硫剂前体氧化再生过程的动力学进行了描述，并计算其反应级数及表观动力学参数，结果表明：脱硫剂原位再生的过程中动力学控制步骤发生了转移，当再生转化率低于80%时，再生反应主要为表面化学反应控制阶段；当再生转化率高于85%时，再生反应主要是颗粒内扩散控制。

室温固相法和均匀沉淀法所制备脱硫剂的表观化学反应速率常数的指前因子k s0分别为4.45m/s 、1.01m/s ，化学反应活化能E a 分别为43.12kJ/mol 、65.76kJ/mol ，有效扩散系数因子D e0分别为5.42×10–2m 2/s 、1.29×10–3m 2/s ，内扩散表观活化能E p 分别为38.38kJ/mol 、43.29kJ/mol 。

此外，通过表征发现均匀沉淀法制备的脱硫剂内部活性组分更加分散、粒径更小、孔隙发达，提高了脱硫剂的再生性能。

关键词：室温固相法；均匀沉淀法；氧化锌脱硫剂；原位；再生动力学中图分类号：TQ02 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）08–2994–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0118Kinetics study of zinc oxide sorbent prepared by different methods for hotcoal gas desulfurizationFENG Yu ，SHI Lei ，ZHANG Saisai ，WU Mengmeng ，MI Jie（Key Laboratory of Coal Science and Technology of Shanxi Province and Ministry of Education ，Taiyuan University ofTechnology ，Taiyuan 030024，Shanxi ，China ）Abstract ：In this paper the different methods ，such as ambient solid-state method and homogeneous precipitation method ，were used to prepare the precursor of zinc oxide sorbent. The effects of reaction temperature and oxygen concentration on the in-situ regeneration of zinc oxide sorbent were investigated on the thermal balance device. Shrinking core model was employed to describe the kinetics of in-situ regeneration process of the precursor. The result showed that when the regeneration conversion rate was less than 80%，the regeneration reaction was mainly controlled by surface chemical reaction. When the regeneration conversion rate was higher than 85%，the regeneration reaction was mainly controlled by intra-particle diffusion. According to Arrhenius equation ，the pre-exponential factors and activation energies of chemical reaction of the apparent reaction rate constant were 4.45m/s ，43.12kJ/mol for ambient solid-state method and 1.01m/s ，65.76kJ/mol for homogeneous precipitation method ，respectively. The effective diffusivity factor and apparent activation energy of internal diffusion of the ambientsolid-state method were 5.42×10–2m 2/s and 38.38kJ/mol ，and those of homogeneous precipitation method were 1.29×10–3m 2/s and 43.29kJ/mol ，respectively.Key words ：ambient solid-state method ；homogeneous precipitation method ；zinc oxide sorbent ；in-situ ；regeneration kinetics第一作者：冯宇（1991—），男，博士研究生。

《SBA-15负载锌基氧化物的煤气脱硫与再生行为研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，煤气脱硫技术已成为环境保护和能源利用领域的重要课题。

SBA-15作为一种具有高比表面积和有序孔道结构的介孔材料，其负载锌基氧化物在煤气脱硫领域的应用备受关注。

本文旨在研究SBA-15负载锌基氧化物的煤气脱硫性能及其再生行为，以期为煤气脱硫技术的发展提供理论支持。

二、材料与方法1. 材料准备本实验选用SBA-15作为载体，采用浸渍法负载锌基氧化物。

原料包括SBA-15、锌盐、碱等。

2. 制备方法首先，将SBA-15浸泡在锌盐溶液中，经过一定的浸渍时间，使锌离子充分吸附在SBA-15表面。

然后，通过焙烧、还原等步骤，将锌离子转化为锌基氧化物。

3. 脱硫与再生实验脱硫实验中，将负载锌基氧化物的SBA-15置于煤气中，记录脱硫效果及时间。

再生实验中，对使用过的脱硫剂进行再生处理，观察其再生效果及再生过程中的变化。

三、结果与讨论1. 脱硫性能实验结果表明，SBA-15负载锌基氧化物对煤气中的硫化氢具有较好的吸附和脱除效果。

随着负载量的增加，脱硫效果逐渐增强。

此外，SBA-15的有序孔道结构有利于提高脱硫效率，使脱硫过程更加迅速。

2. 再生行为再生实验显示，SBA-15负载锌基氧化物在经过一定次数的再生后，仍能保持良好的脱硫性能。

在再生过程中，通过适当的温度和气氛控制，可使脱硫剂中的锌基氧化物重新活化，恢复其脱硫性能。

此外，再生过程中SBA-15的孔道结构得到保持，有利于延长脱硫剂的使用寿命。

3. 影响因素分析（1）负载量：负载量对脱硫效果具有显著影响。

适当增加负载量可以提高脱硫效果，但过高的负载量可能导致孔道堵塞，反而降低脱硫效率。

（2）再生条件：再生过程中的温度、气氛和时间等因素对再生效果具有重要影响。

适当的再生条件可以恢复脱硫剂的脱硫性能，延长其使用寿命。

（3）煤气组成：煤气中的其他成分可能对脱硫过程产生一定影响。

氧化锌脱硫剂的回收利用
刘焕群
【期刊名称】《中国资源综合利用》
【年(卷),期】2001(000)009
【摘要】@@ 氧化锌脱硫剂约含ZnO60%～95%.此外,还含少量的MnO2和MgO等促进剂和矾土水泥等粘结剂.氧化锌脱硫剂经一段时期使用后,其中的氧化锌由于吸附上硫化氢等含硫化合物,大多转变成硫化锌.当其吸附的硫达到饱和时就不再具备脱硫的功能,此时就需更换了,氧化锌脱硫剂的使用寿命一般在2年之内每年仅大、中型合成氨石就要废弃氧化锌脱硫剂几十万吨.由于此种催人剂含锌量较高,故其回收利用的经济价值和社会效益较高.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】刘焕群
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】X7
【相关文献】
1.废氧化锌脱硫剂的回收利用 [J], 朱建君;李楠;王军峰;盛明泽
2.原位制备再生型纳米氧化锌高温煤气脱硫剂 [J], 贾磊;李玉红;张赛赛;武蒙蒙;米杰
3.T703型特种氧化铁精脱硫剂和EZ-2型宽温氧化锌精脱硫剂成功出口 [J],
4.不同方法制备氧化锌高温煤气脱硫剂的原位再生动力学 [J], 冯宇;史磊;张赛赛;
武蒙蒙;米杰
5.氧化锌脱硫剂研究进展 [J], 彭奔;杨雷;彭晓虎;邱树梁;钟武;蒋波;廖怡安
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冶炼氧化锌
氧化锌是一种重要的无机化合物，常用于橡胶、化妆品、涂料、橡胶等工业领域。

其制备方法主要有化学法、物理法和生物法等，其中化学法中的热法制备氧化锌是目前应用最广泛的方法之一。

热法制备氧化锌的原理是利用氧化锌在高温下分解的特性，将含锌物料加热至一定温度，通过分解反应获得高纯度的氧化锌。

其中，常用的含锌物料有锌矿、锌精矿、锌氧化物等。

制备氧化锌的工艺流程通常包括矿石选矿、浸出、沉淀、过滤、洗涤、干燥及煅烧等步骤。

其中，煅烧是制备氧化锌的关键步骤，也是最具挑战性的环节之一。

在煅烧过程中，物料需要在高温下进行分解反应，使得锌元素与氧元素结合形成氧化锌。

同时，也需要保证分解反应的均匀性和高纯度。

因此，煅烧过程的温度、时间、气氛等参数的控制非常重要。

常用的煅烧设备有多管窑、烘箱等，其中多管窑由于其高效、均匀的特点被广泛应用。

在多管窑中，物料通过多个管道依次进行煅烧，从而实现大规模生产。

煅烧后的氧化锌通常需要经过粉碎、筛分、包装等步骤，以便于后续的加工和应用。

在应用时，氧化锌可以直接用于橡胶、涂料、化妆品等领域，也可以通过还原反应制备金属锌，用于制备钢铁、铜
合金等材料。

热法制备氧化锌是一种成熟、高效的工艺，其制备过程中需要严格控制各项参数，以保证产品的高纯度和均匀性。

随着工艺技术的不断发展，氧化锌的应用领域也将不断扩大，为人们的生产与生活带来更多的便利与效益。

氧化锌的几种生产方法及区别一、直接法：用锌精矿为原料，经高温氧化焙烧再加煤还原为锌蒸气，锌蒸汽与热空气氧化得氧化锌。

现在主要用的原材料为锌矿石，锌灰等．一般有以下几种窑炉结构：（一）平窑．高温氧化焙烧过程在一用耐火转建的立方体窑炉里面，炉渣从窑下面漏掉．原料：锌矿石，锌灰，要求锌含量３０％以上．产量：炉体６平方左右的每天２到３吨左右．含量在８５％－９９％之间．设备投资４０万左右．优点：由于是用无烟煤烧制，氧化锌颜色好，硫根，氯根含量低．原材料充沛，产品销路广．（二）转窑．高温焙烧过程在一倾斜２０度左右长度４０米左右的圆形铁筒里，从上方加料，下方出渣，蒸气收集氧化成氧化锌．原料：各种工业含锌废渣，一般含锌量１６％以上就可以用，产量圆形铁筒一米左右的每天１０吨货左右，含量在５５％－９２％之间，设备投资６０万左右．优点：原材料要求不高，回收率高．产量高．氧化锌颜色有的发黄，有的发灰．硫根氯根含量高．一般作为原材料用于别的行业．（三）烟化炉．具体生产工艺不详．原料：工业含锌废渣，一般含锌量１４％以上，产量每天２０吨，含量在４５－８０％．设备投资１００万．优点：回收率高，产量高．氧化锌颜色微黄色或灰色．生产工控制好的话硫根氯根不高．二、间接法：把锌锭熔入蒸发坩锅内，加热后气化遇空气氧化经过冷却用布袋捕集得到成品．产量每天５吨左右．含量９９．７％，不过现在也有用锌渣自己炼成锌块代替锌锭，生产的氧化锌含量在９９．５左右．设备投资４０万．优点：产品含量高，产量高，工艺容易控制．氧化锌为白色微黄．活性好．不过由于原材料为锌锭，价格随锌锭价格起伏变化较大．三、化学法：次氧化锌、氨水与碳酸氢铵，按１（有效锌）∶８∶１～１．５（重量比）配比投放在浸取槽中，加热至５０℃～８０℃进行反应，调节ＰＨ值后除去杂质．蒸发５～８小时，而得碱式碳酸锌沉淀液固混合物，分解的氨气用吸收后，经氨循环系统导至工序（１）的浸取槽内循环利用，获得的碳酸锌经甩干，焙烧得到含量９９．８％左右的氧化锌．原料：转窑或烟化炉生产的次氧化锌或别的低含量氧化锌．产量：每天４吨左右．设备投资１００万．优点：产品纯度好，含铅，镉，坤等杂质少．由于次氧化锌都含有一定量的铅，生产过程中的废铅泥也可抵消部分生产成本．稳定的原料和开拓市场要掌握好．由于生产过程中氨气循环利用，也称为氨法生产氧化锌工艺．区别：1、原料的区别：直接法氧化锌以各种含锌矿物或杂物为原料；间接法氧化锌的原材料是经过冶炼得到的金属锌锭或锌渣.2、生产方法的区别：直接法氧化锌以各种含锌矿物或杂物为原料。

氧化锌脱硫剂氧化锌脱硫剂以氧化锌为主要组分，它是一种转化吸收型的固体脱硫剂。

由于氧化锌能与H 2S 反应生成难于解离的ZnS ，净化气总硫可降至0.3ppm 以下，重量硫容高达25%以上，但它不能再生，一般用于精脱硫过程。

1、 化学反应方程式热力学数据氧化锌与硫化物反应生成十分稳定的硫化锌，它与各种硫化物的反应为：O H ZnS S H ZnO 22+⇔+ mol /KJ 62.76H 0298-=∆（1） 2CO ZnS COS ZnO +⇔+ mol /KJ 10.126H 0298-=∆（2） O H H C ZnS S H H C ZnO 24252++⇔+ mol /KJ 58.0H 0298-=∆（3） O H H C ZnS H S H H C ZnO 262252++⇔++ m o l /KJ 83.137H 0298-=∆（4） 22CO ZnS 2CS ZnO 2+⇔+ mol /KJ 95.283H 0298-=∆（5） 式(1)是一个可逆反应，但由于它的反应热力学平衡常数很大，所以从热力学观点看，可视为不可逆反应。

其反应平衡常数见下表表一 不同温度下（1）式气相平衡常数不同水汽浓度和温度对式(1)平衡时H 2S 浓度影响见下表表二 水汽浓度及温度对H 2S 平衡浓度影响2、脱硫过程的反应速率硫化氢与粉末状氧化锌反应动力学研究表明，反应对P H2S而言系一级反应，反应速率常数可按下式计算：.9k2-=-46⨯exp()10RT/7236氧化锌脱硫过程可分下述五步骤：（1）原料气中H2S分子从气流主体扩散到脱硫剂外表面；（2）H2S向脱硫剂颗粒孔内扩散；（3）在脱硫剂量内表面H2S与ZnO反应生成ZnS；（4）生成的水汽在脱硫剂颗粒孔内向外扩散；（5）水分子由颗粒外表面扩散到气流主体。

硫离子必须扩散进入晶格，而氧离子则向固体表面扩散。

由于从六方晶系的氧化锌结构转化成等轴晶系的硫化锌所引起的晶体结构变化，较大的硫化物离子取代原来氧化物离子位置，使孔隙率明显下降。