从20世纪中期至今,关于氧化铁脱硫剂脱硫剂的制备工作已经有世界范围内的众多科研机构和学者进行了不计其数的试验和研究。如今被用在中氧化铁脱硫剂高温煤气脱硫剂中的活性组分主要可以为两类:单一金属氧化物和复合金属氧化物。虽然氧化铁脱硫剂煤气高温脱硫剂的研制已经取得了一定的成果,但是与工业要求还有一定的差距。本文针对目前高温氧化铁脱硫剂脱硫剂存在的优缺点进行了系统的总结,并对今后脱硫剂的研究进行了分析。
氧化铁脱硫剂高硫容氧化铁脱硫剂是一种固体脱硫剂,有无氧气存在均可脱硫。其原理是将废气中的含硫化合物化学吸附到氧化铁脱硫剂脱硫剂的小孔中,改变其化学组成从而净化气体。当氧化铁脱硫剂高硫容氧化铁脱硫剂达到饱和后,即其不再具有脱硫能力需要对其进行再生,如采用水蒸汽进行汽提再生。但是,高硫容氧化铁脱硫剂在长时间使用后,其活性会不断下降,如其中的小孔被一些杂质物所堵塞,这时脱硫剂就失活了,但当反应体系有微量氧存在时可提高其脱硫活性,延长使用寿命。废脱硫剂可以回收其中的活性成分。大大降低了对环境的污染。
活性炭又名碳分子筛,是一种多孔性物质,主要是利用其的催化和吸附作用,可用于脱除沼气中H2S气体。活性炭法也是由脱硫和再生两个过程组成。其反应式为:脱硫:2H2S+O2→2S+2H2O……(1)再生:nS+(NH4)2S→(NH4)2Sn+1……(2)(NH4)2Sn+1→nS+(NH4)2S……(蒸汽加热)(3)活性炭具有储存氧气的能力,在脱硫过程中,活性炭催化H2S与其中储存的氧气反应生成S后被吸附于活性炭表面。当活性炭吸附饱和时(活性炭上H2S的浓度超过3ppm),脱硫效率明显下降,必须进行再生。这时可用质量分数为12%~14%的硫化铵溶液对其进行再生,而反应生成的多硫化铵进行蒸汽加热后可分解为硫化铵与S,硫化铵继续循环利用,S便从活性炭中析出,析出的硫流入硫回收池,水冷后形成固态硫。
目前国内外对氧化铁脱硫剂脱硫剂性能的选择标准主要集中在以下几点:(1)热力学性质:脱硫剂制备材料必须是热力学性能较优的,这样有利于在需要的温度下脱除99%以上的H2S;(2)硫容:高温氧化铁脱硫剂煤气脱硫剂应具有优良的硫吸附能力,这将有助于减少氧化铁脱硫剂脱硫剂的用量和体积上的要求;(3)脱硫剂硫化与再生动力学:硫化与再生动力学应维持较高速率以减少硫化-再生循环所需时间;(4)稳定性:脱硫剂应具有较高的机械与热稳定性,以抵御多次硫化-再生循环中的反复与长时间高温加热;(5)可再生性:金属硫化物完全转化回到金属氧化物而不产生副产物(例如硫酸盐)的能力,一般来说,再生反应是放热的,温度控制是防止烧结的必要条件之一;(6)低成本:氧化铁脱硫剂脱硫剂材料应以低成本获得。
因此,氧化铁脱硫剂氧化锌脱硫剂用于中、高温脱硫时,硫容较高,而低温脱硫时硫容较低,但脱硫精度更高。根据水蒸气含量、温度和H2S平衡浓度间的关系,若操作温度和水蒸气含量均较高时,H2S的平衡浓度将会超过对脱硫净化度指标的要求。实际应用氧化铁脱硫剂氧化锌脱硫时,工艺气体中水蒸气含量较高(如在低温变换前),则采用较低的操作温度,以保证脱硫精度,工艺气体中基本不含水时,则采用较高的操作温度,以便在保证脱硫精度的前提下充分发挥氧化铁脱硫剂脱硫剂的效能,达到尽可能高的硫容。当原料中有氢存在时,羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等会在反应温度下发生转化反应,生成的硫化氢进一步被氧化锌吸收。噻吩及其衍生物在氧化锌上与氢发生转化反应的能力很低,因此,单独用氧化锌不能脱除噻吩类硫化物,需借助钴钼催化剂的加氢,转化成硫化氢后才能被氧化铁脱硫剂氧化锌脱硫剂脱除。
制备氧化铁脱硫剂氧化锌脱硫剂的方法一般用到干混法、沉淀法、溶胶凝胶法。干混法是传统方法,现在用的较多的是沉淀法,而溶胶凝胶法是最近新的方法,还处于实验阶段。干混法是将氧化锌粉末和其它一些助剂、造孔剂、粘结剂通过添加适量水、有机溶剂、搅拌、研磨、机械破碎、超声波、震动等一些列粉碎手段将这些混合物均匀混合,再经过挤条机或压片机等机器挤压成片状或条状或球形等不同形状,后经干燥和焙烧即为成品。