JNT1型常温氧化铁脱硫剂在脱硫工艺过

二脱硫工艺影响因素研究（接上）3、水分的影响在文献及我们对脱硫机理的研究中指出(9)，氧化铁脱硫反应的进行需要水分的支持，文献指出氧化铁脱硫反应具有液相负载性能(10)，水分的存在直接影响H2S的解离、颗粒表面液相扩散推动力和溶液的粘度，从而间接影响脱硫剂活性。对于不同氧化铁脱硫剂存在一适宜的液膜厚度或称液相负载率，若要保证脱硫剂的活性，需要一适当的水分含量。水分要求与脱硫剂本身因素如孔径、孔容以及碱含量有关，其关系复杂，本文仅对水分对JNT-1型常温氧化铁脱硫剂硫容的影响进行初步研究。表3给出了JNT-1型常温氧化铁脱硫剂在含水量为0%、1%、2%、10%及20℃饱和水蒸气下的硫容情况。可见，在床层含水为零的情况下，硫容低于10%，脱硫反应几乎仅靠脱硫剂本身少量结晶水提供必要的反应水，不能充分利用活性组分。提高床层含水量，增加的水分促进氧化铁脱硫反应的充分进行，硫容逐渐增大，至水分2%左右硫容增至最大15%。继续增加含水量至10%，硫容开始下降，分析其原因认为水分过大，导致液膜过厚堵塞反应得以进行的微孔隙通道，H2S分子难以达到脱硫剂颗粒内部与活性氧化铁分子反应，至极限情况为水分超过量“淹没”脱硫剂床层，H2S仅相当于被水洗涤后穿出，从而脱硫剂一点脱硫效果不能产生。考虑到工况实际我们在做实验评价装置中添加了水饱和器5使气体在一定温度下被水饱和后再通入反应器6(此情况下，20℃通入总水份约为脱硫剂干重5%)硫容达14%，较2%水份时相差1%左右，说明了水份分布情况对脱硫的影响不是很大。见表3中40%水表示20℃的饱和水因此，对于一定的氧化铁脱硫剂必须要确定其最佳含水量，需要注意的是此含水量会因不同的空速而改变，这主要是由于气流的流动会带出部分水分，流速大带出的水分会越多，因而在确定最佳水分含量时必须注意工艺空速的大小，见表2中相同20%含水量，Swh-1-Swh-1=10%左右，这也是如上所述空速对脱硫剂应用效果的影响之一，但是，此影响相对于上面中所空速影响程度来讲相对较弱。表3，JNT-1型常温氧化铁脱硫剂在h-1的最佳水分在2%，由于添加有效的表面活性剂以及固水剂，空速对水分的影响更有所缓解。4、颗粒粒度的影响根据氧化铁脱硫机理，H2S与脱硫剂反应受到内外扩散的影响，气体分子由颗粒外表面进入毛细孔并向内部扩散。颗粒粒度直接影响到反应内扩散的程度，反应速率随粒度的减小而增大，直至内扩散影响消除后速率不再增大。脱硫剂的粒径过大时，比表面积小，致使脱硫剂与气体接触时间短，且易产生壁流，不利于反应进行，硫容必然低:粒径过小，尽管反应进行充分，硫容高，然而会使床层阻力增大，压力降过高而对于成型脱硫剂，阻力要求小于Pa/m床层。试验中，将JNT-1型脱硫剂制备成四个粒级并测定其硫容及床层阻力降，见下表Vsp=h-1;T=20℃;H2S=mg/m3;Watercontent=2%表4粒级与硫容表5粒级与床层阻力降说明：1粒级4.0～6.0mm；2粒级4.0～1.6mm；3粒级1.6～0.9mm；4粒级0.9～0.6mm.由表4，脱硫剂硫容随颗粒粒径的减小逐渐增加，1级粒径为原粒度(脱硫剂制备成型无需粉碎处理)硫容为22%，当粒径减小至0.9～0.6mm时硫容可达到35%以上;与此同时，床层阻力降急剧上升(表5)，由20Pa增至33OPa，显然己大大超出成型脱硫剂的使用要求，因此不论脱硫剂用户或研制单位应当在此前提下考察、对比脱硫剂性能。一般脱硫剂的粒径为2～10mm较适宜，其阻力小于98Pa/m。JNT-1型脱硫剂在原粒度下的硫容15%完全可以保证其寿命，而且阻力降每米床层仅20Pa，对气源压力几乎没有影响。5、气源H2S含量的影响干法脱硫剂的工业应用中，一般进口H2S含量不大于0.01%，否则应先进行湿法粗脱大部分的H2S，然后再以干法脱硫。我们对以下5种浓度情况下JNT-1型脱硫现象进行研究:、、、0、mg/m3，结果见表6。可见脱硫剂的硫容随气源H2S浓度的增加4倍由17%缓慢上升至24%。这主要是由于H2S浓度的升高使脱硫剂床层内浓度梯度加大，传质扩散推动力大，深入颗粒孔隙内部的几率越高，此方面影响使硫容增大，并且穿透快;另一方面，高浓度的H2S使大量H2S分子在未及进入颗粒内部即在颗粒外与表面活性铁反应生成硫化铁，分子体积增大从而阻塞孔隙通道，减少H2S分子进入颗粒内部的机会，此方面影响使硫容存在降低的趋势。综合两方面的影响，由于颗粒孔隙大孔较多，从而使后一方面的影响相对较弱。从Lnagmuuir等温吸附考虑，见下式:Γ=Γm·其中，Γ,平衡吸附量，g；Γm,饱和吸附量，gb,吸附因子，Pa-1；P,吸附压力，Pa可见，随着气源中H2S浓度的增加，H2S分压P增加，其平衡吸附量也随之增大。因而硫容随H2S浓度的增加而呈上升趋势，但不会升高过大。应该指出，当气源H2S浓度过高时，由于表面反应的迅速，使床层表面呈现出“饱和”的状态，而实际上床层内部尤其是颗粒内部并没有达到反应完全，即“饱和区”未达到充分饱和，工作区长，脱硫剂过早穿透，出现“尾气不净”现象。因此，对于气源含硫量过高应先考虑进行湿法脱硫。见表6

原粒度中4×4一6mm;空速，h-1;温度，20℃;含水，20%

表6硫容与气源H2S浓度的关系

三小结

主要研究了温度、水分、H2S含量、颗粒粒径以及空速五种脱硫工艺条件对脱硫剂应用的影响，主要对各因素对脱硫剂硫容的影响进行探讨，研究结果表明:温度、水分含量变化对脱硫剂的总硫容均存在一最佳值，在20℃；含水量在2%左右脱硫剂硫容比其他条件下硫容要高，即脱硫剂的使用寿命长。而随H2S含量的增加硫容稍有增高，物理吸附的H2S增多是主要原因。随脱硫剂颗粒粒径的减小，由于与气体接触比表面积增大，即增大脱硫剂的利用率，硫容增高显著，但是床层阻力降同时也急剧上升。脱硫剂装填体积与气体流量的大小直接影响使用空速的高低，空速升高，硫容会下降。而对各因素影响硫容显著性研究表明，其影响由高至低顺序为:温度、颗粒粒度、水分含量、空速、H2S含量。因此，在实际应用中不能因追求较高硫容而忽视脱硫工艺条件的要求，必须综合各因素全面考虑。JNT-1型常温氧化铁脱硫剂在上述各种工艺因素考察试验中表现出较强的适应能力。

四参考文献

1．寇公等，煤炭气化工程，机械工业出版社，.2

2.太原工业大学煤化工研究所，TG氧化铁常(低)温脱硫技术的发展及应用，工业催化，，1.3.太原化工设计研究院，有关干法氧化铁脱硫剂若干问题的讨论，化肥与催化，.

4．郭汉贤等，TG系列高效脱硫剂的使用总结，煤气与热力，

5.任爱玲，SW型脱硫剂脱硫性能的研究，环境科学，，15(6):38～46.

6.任爱玲，硕士学位毕业论文，天津大学，年.7.北京煤化所，高效常温煤气脱硫剂研制课题报告，0，12.

8.李淑芬，提高氧化铁脱硫剂脱硫效率的途径，燃料与化工，，(4)35～39.

9.冯续，氧化铁脱硫剂性能的研究，化工部化肥研究所.

10．房根祥，采用微波技术分解硫化氢，化肥工业译丛书，，(4)18.

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