氧化锌精脱硫剂加压浸渍制备参数的优化

炭 有效 利 用 的重要 系统 之一 ， 煤气 的净 化 又 是 该 而 系 统 中最 为关 键 的环 节 。煤 气 中 的 硫 化 物 主 要 是 Ｈ Ｓ 故对 煤 气 的脱 硫 主要 是 指 对 Ｈ Ｓ的脱 除 。在 ，
１ 实验 部 分
１ １ 脱硫 剂的制 备 ．
较高温度下脱除煤气 中的 Ｈ ｓ可 以减 少煤气 的热 损失 ， 充分利用高温煤气 的显热 ， 且节省换热设备。 在 高温 煤 气脱硫 剂 的研 发 上 ， 内外 研 究 者 做 了大 国
很重要 ， 会直接影响到脱硫剂的脱硫行 为。本实验
收 稿 日期 ：０ １ 一３ ２ １ ｌ
应温度为 ５０℃， ０ 空速 ２ ０ ～， ０ｈ 气氛为 Ｈ （ ０ ： 体积分 数 ３ ％） Ｃ （ ９ 、 Ｏ 体积分数 ３％） Ｈ ｓ 体积分数 １ ３ 、 ：（ × １ 。） Ｎ 作为平衡气。Ｈ ｓ Ｏ ， 气体 的进 、 口浓度通 出 过 Ｇ ９０ Ｃ ５ 气相色谱仪 测定。固定床 活性评价 装置
样品。
１ ２ 脱硫 剂 固定床 活性评 价 ．
而倍受关注‘ 】 引。为了使氧化锌达到较高的利用率 ，
研究 者 大 都采 用将 氧化 锌 负载 在 比表 面积较 大 的载 体上 ， 以使 氧化 锌 获得 高 的分散 性 ， 而提高 其 脱硫 从 利 用率 Ｊ 。浸渍 法则 是 一 种 可 以将 活性 组 分 有 效
： 轿笃斑爨※ ※：
： ： ： ： ： －： ： ： ： ： ： ： ： ： 一：
氧 化 锌 精 脱 硫 剂 加 压 浸 渍 制 备 参数 的优 化
赫瑞元 马 志微 常丽萍 郑仙 荣 ， ， ， ２
（． １太原理工 大学煤科 学与技 术省部共建 国家重点 实验 室培养基地 ， 山西
Ｈ２ ｓ
霉 电胁 电 阻ｉ ●侣 — 炉 ＿ Ｊ 图 黼 Ｌ 热 控
／ 石
出 １ 取 样 点 ： ３
要有好的脱硫效 果 ， 而且要 有 比较 高的机械强度。 综上 所述 ， 实验选 择 最佳 加压 浸渍 时 间为 ５ｈ 本 。
２ ２ 煅 烧 温度对 脱硫 性 能的影 响 ．
图 ５ 不同煅烧 时间 Ｚ ２ Ｓ ｎ０ Ｃ系列硫化剂硫化后的 Ｘ Ｄ谱图 Ｒ
ａ Ｈ５ ｎ ０ Ｃ ０ — ｔ ｂ Ｈ５ ｎ ０ Ｃ ０ — ｔ ｃ Ｈ５ ２ Ｓ ５ ０ ３ － Ｚ ２ Ｓ ５ ０７ ；－ Ｚ２ Ｓ ５ ０５：－ Ｚｎ ０ Ｃ ０ — ｔ
图 ６ 不 同煅 烧 时 间 Ｚ ０ Ｃ 系列 脱 硫 剂 硫 化 后 的 Ｓ Ｍ 图 ２Ｓ Ｅ
Ｉ ７ ０ Ｃ ０ －ｔ Ｈ ｚｌ ｓ ｏ５ 和 Ｈ Ｚ２ Ｓ Ｓ ０７。 － ｍ２Ｓ ５０３ 、 ５ Ｉ０ （ ０ 一ｔ Ｉ ５ ２ ５ ５ ｎ０ Ｃ ０ －ｔ
对这 些脱 硫剂 在 固定 床 上 进 行 硫 化测 试 评 价 ， 果 结 如 图 ４和第 ７页表 ３ 。显然 ， 煅烧 时 间为 ５ｈ时制得 的脱 硫剂 Ｈ ｚ ２ Ｓ ５０５ 有 最佳 的脱 硫效 果 。 ５ ｎＯ Ｃ ０ －ｔ
Ｏ１ ．Ｏ
２ ３ 煅 烧 时间对 脱硫 性 能的影 响 ．
将 ２ ％ 的 ｚ Ｎ 溶 液 和 半 焦 在 ２ ｔ ０ ｎ（ Ｏ ） ８ ａｍ （ ３ Ｐ ） ２８ ７ ｋ ａ 下浸 渍 ５ ｈ 过 滤 ， 燥 ， 后 在 ５ ０ ａ ， 干 最 ０ Ｉ ＝
条件 下 分 别 煅 烧 ３ ５、 ， 得 脱 硫 剂 分 别 为 、 ７ｈ 制
Ｚ Ｏ， ｎ 只是峰 高不 同。样 品 Ｈ Ｚ２ Ｓ ５０７ 的峰型尖 ５ ｎ０ Ｃ０ －ｔ
锐， 结晶度高 ， 半峰宽偏窄， 以该样品中的活性组分 所
Ｚ Ｏ的粒径较 大 。可见 ， 烧时 间不 会影 响脱硫 剂活 ｎ 煅 性组 分 的组 成 ， 而直接 影响活性 组分 的粒 径大 小 。为 了更好 地 验证这 一 点 ， ３种样 品作 了 Ｓ Ｍ 表征 ， 对 Ｅ
注① ： １０ｇ 硫剂所能吸收的硫的质量 。 每 ０ 脱
如第 ７页图 ５所示。图 ５发现， 虽然各样品的煅烧 时间不 同， Ｘ Ｄ衍射峰峰型相似， 但 Ｒ 且活性组分均是
２１ ０ １年 ８月
赫瑞元等 。 氧化锌精脱 硫剂 加压 浸渍制备参数的优化
・ ・ ７
表 ３ 不 同煅 烧时间制备的脱硫剂 的硫化 参数
穿透 时 间分别 为 ４ ４ ．６ｇ和 ９ｈ 。因 此 ， 取 ５０ｏ 选 ０ Ｃ
为最 佳煅 烧温 度 。
量 ，ｏ； 是脱硫剂体积， Ｌ ｍ ｌＶ ｍ。
穿 透时 间 是 指 当 出 口 Ｈ Ｓ浓 度 达 到 人 口浓 度 的 ０ １ 即硫 化 氢 脱 除 率达 到 ９ ． ％ 时 ， ．％ ９９ 脱硫 实验 进行 的总时 间 。硫 容越 大 ， 穿透 时 间越长 ， 脱硫 剂 的 脱硫 性 能越好 。
地分散在载体上的脱硫剂制备方法 ， 该法操作简单 ， 基本 上 不 改变 活性 组 分 的结 构 ， 于精 脱 硫 剂 的制 适
备 。在 采用 浸渍 法 制 备 脱 硫 剂 时 ， 渍 条 件 的确 定 浸
对脱 硫剂 的评 价 测试 是在 固定 床活 性评 价装 置 上进 行 的 。将 ２ ０ｍＬ的脱 硫 剂 置 于 石英 反 应 管 中 ， 反应管置 于 电阻炉 中央 ， 温度 由控 温仪控 制 。脱硫 反
穿 透 时 间 ， ｈ
图 ３ 煅烧温度对脱硫剂硫化行为 的影 响曲线 表 ２ 不同煅烧温度制备 的脱硫剂 的脱硫 参数
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 浸 渍 时间对 脱硫 性 能的影 响 ．
２ ％ 的 ｚ Ｎ ３ ２溶 液 和 半 焦 在 ２ ａ ０ ｎ（ Ｏ ） ８ ｒ ｍ （ ３ Ｐ ） ２８７ｋ ａ 下分 别 浸渍 ３ ５７ｈ 制 得 的脱 硫 剂 分 、 、 ，
引 言
以煤 炭气 化 为龙 头 的煤基 多联 产 系统 是 目前煤
采 用加压 浸 渍法 制 备 脱硫 剂 ， 载体 选 用 廉 价 易 得 的
半焦 ， 活性组分选用氧化锌 。同时 ， 对脱硫剂制备 中 的浸渍 时 间 、 温煅 烧 温 度 和煅 烧 时 间对 脱 硫 剂 硫 高
化 性能 的影 响进 行 了考察 。
第 ３ 卷 第 ４期 ｌ
２ １ 年 ８月 Fra Baidu bibliotek１
山
西
化
工
Ｖ０ ． Ｎ ． １３ｌ ｏ４ Ａｕ ．２ １ ｇ ０ １
Ｓ ＨＡＮＸＩＣＨＥ Ｃ Ｎ ＭＩ ＡＬ Ｉ ＤＵＳ Ｙ ｎ
：：： 一 ： 一 ｔ ： ： 一 ｔ － ： ： ：：： ：： ； ：
如 图 ６所 示 。 由图 ６可知 ， 随着煅 烧 时间 的延 长 ， 脱 硫 剂 中活 性组 分 的粒 径 明显 增 大 ， 出 现 了堆 积 现 且 象 。观察硫化后样 品也发现 ， 随着煅烧时 间的延 长 ， 烧 结现象严重 。综合考虑 ， 选取 ５ｈ为最 佳煅 烧时 间 。
注① ： １０ｇ 每 ０ 脱硫剂所 能吸收的硫的质量 。
将 ２％ 的 ｚ （ Ｏ ） ０ ｎ Ｎ 溶 液 和半 焦 在 ２ ｔ ８ａ ｍ
（ ３ Ｐ ） ２８７ｋａ 下浸渍 ５ｈ 制得 的样 品在 纯 Ｎ ， 气 氛下
分 别 于 ４０ ５０ ６０ ｏ ０ 、 ０ 、 ０ Ｃ煅 烧 ５ ｈ 得 脱 硫 剂 ，
Ｈ Ｚ ２ ＳＡ ０ Ｈ Ｚ ２ Ｓ ５ ０和 Ｈ Ｚ ２ Ｓ ６０， ５ ｎ０ Ｃ０ 、 ５ ｎ０ Ｃ ０ ５ ｎ ０ Ｃ ０ 并对
注① ： １０ｇ 每 ０ 脱硫 剂所 能吸收的硫的质量。
别为 Ｈ Ｚ Ｓ 、 ５ ｎ Ｃ和 Ｈ Ｚ Ｓ 。硫化实验结果 ３ ｎＣ Ｈ Ｚ Ｓ ７ ｎＣ 如 图 ２和表 １ 示 。图 ２中结果 显 示 ， 所 随着 浸渍 时
间 的延长 ， 硫剂 的脱 硫 能 力增 强 ， 渍 时 间长 ， 脱 浸 负 载 到 载 体 上 面 的 组 分 也 增 多 。 其 中 ， 硫 剂 脱 Ｈ ＺＳ ７ ｎ Ｃ的硫 容 最 大 ， ４ ５ ， 透 时 间 为 ９ｈ 为 ．２ ｇ 穿 。 但对 硫化 后 的样 品进 行 分 析发 现 ， 随着 浸 渍 时 间 的
００ ．８ ００ ．６ ＯＯ４ ． ０Ｏ２ ． Ｏ． ｏｏ
时 间 ， ｈ
图 ２ 加压浸渍 时间对脱硫剂硫化行为 的影 响
表 １ 不 同浸 渍时间脱 硫剂的硫化参数
穿透时间 ， ｈ
图４ 煅烧时间对脱硫剂硫化行为 的影 响曲线
对 ３种 脱硫 剂 的新 鲜样 品进行 Ｘ Ｄ测 试 ， 果 Ｒ 结
２ ．太原理 工大学电气与动力工程 学院， 山西 太原
太原 ００２ ； ３０４
００２ ） ３０ ４
摘要 ： 采用加压水 热浸 渍法制备氧化锌精脱硫剂 ， 考察 了浸渍 时间 、 煅烧 温度和煅烧 时间对脱硫 剂
硫化性 能的影响 。对 制 备 的脱 硫剂 在 硫 化 温 度 ５０℃ ， 速 ２０ ０ ｈ 气 氛 为 Ｈ （ 积 分 数 ０ 空 ０ ～， 体 ３ ％ ） ｃ 体积分数 ３ ％ ） Ｈ ｓ 体积分数 １×１ ３ 和 Ｎ ９ 、 Ｏ（ ３ 、 （ ０－） 的条件下进 行了 固定 床活性评价 。结 果显 示 ， 随着浸渍 时间的延 长 ， 脱硫剂 的脱 硫能力增强 ， 硫化后 脱硫剂 粉化程度加 剧。加压 浸渍 但 时 问 ５ｈ ５０ ｏ 、０ ｃ煅烧 ５ｈ制备 出的氧化锌脱硫剂 的脱硫 效果最佳 。Ｓ Ｍ结果 表 明 ， Ｅ 该条 件下制 备
硫剂 的质量 ，；Ｖ是 空速 ， ； ｓ 指 硫 的物 质 的 ｇＳ ｈ Ｍ 是
其在 固定床上进行硫化性能测试。实验结果 如图 ３ 和表 ２所 示 。结果 显 示 ， ５ ０℃ 煅 烧 条 件下 制 得 在 ０ 的脱 硫剂 Ｈ Ｚ ２ Ｓ ５０的脱硫 效 果最 好 ， ５ ｎ０ Ｃ ０ 其硫 容 和
作者简介 ： 赫瑞元 ， ， ８ 男 １ ４年出生 ， ９ 太原理工 大学在读硕士研究 生。 研 究方向 ： 高温煤气脱硫剂 的研究 。
・
６・
山
西
化
工
２１ ０ １年 ８月
如图 １ 示。 所
Ｈ２ Ｎ２ ＣＯ
延长， 脱硫 剂 的 强度 变 差 。 而一 种 好 的脱 硫 剂不 仅
图 １ 固定 床 活 性 评 价 装 置
１ ３ 脱 硫 剂评 价指标 ．
硫 容 的计 算 如式 （ ） １：
Ｉ＝ ・ ・ ・ △［（２） 一 ｓ ． ∑ ｔ Ｈｓ０ ｓ ｃ
ｃ Ｈ ｓ ］ （２４Ｘ１９・ （ ２ ） ／ ２ ． ０ Ｘ１０ ０ （） １ 式中：［ ： ］ 是进 口 Ｈ Ｓ质量分数 ，０ ¨ｃ Ｈ Ｓ ｃＨＳ ０ ： １ Ｉ；［ ： ］ 是出 口 Ｈ Ｓ的质量分数 ， ；ｒ ： １ Ｍ 是反应前新鲜脱 ０
出的脱硫 剂活性组分 Ｚ Ｏ在载体表 面分 布均 匀 ， ｎ 且粒 径较小。
关键 词 ： 加压浸渍 ； 氧化锌 ； 半焦 ； 脱硫 剂
中 图分 类 号 ： Ｑ ４ ． Ｔ ５６ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４７ ５ （０ １ ０ —０ ５ ０ １０ －０ ０ ２ １ ）４０ ０ －３
量 的工 作 。其 中 ， 基 脱 硫剂 因其 优越 的反 应 性 能 锌
将 ２３ ０Ｉ ６ ｍ一３３０ ｍ 的原 料 半焦 与 ２ ％ 的 ， Ｌ ５ ０ ｚ （ Ｏ ） 溶 液按 一定 体 积 比置 于高 压 釜 内， ｎ Ｎ ， 在 ２ ｒ ２８ ７ｋ ａ 压 力 下浸 渍 一 定 时 间 后 ， ８ａ ｍ（ ３ Ｐ ） 自然 冷 却 至室 温 ， 滤 。然 后 ， ５ 过 在 Ｏ℃ 和 １０℃ 下 分 别 干 ０ 燥 ５ｈ再 在 一定 温度 及纯 Ｎ ， 气氛下 煅烧 ， 即可制 得