固硫剂一般指脱除燃料、原料或其他物料中的游离硫或硫化合物的药剂;在污染物的控制和处理中主要指能去除废气中硫氧化物(包括SO2和SO3)所用的药剂。各种碱性化合物都可作为脱硫剂。一般要求固硫剂原料来源广,价格便宜等。具有固硫能力的矿石(如石灰石、白云石)、生石灰、矿渣和工业废渣都是固硫剂的原料。
钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂是广泛使用的干法脱硫剂,通过构建两种硫化的钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂表面在O2气氛下发生再生过程的气固模型,得到了硫化的钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂的再生机理。得出以下主要结论:关于H2S与氧化铁脱硫剂的脱硫过程,主要存在生成H2和生成H2O两条脱硫路径。研究表明:这两条脱硫路径是竞争性的。在脱硫过程中,钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂起到了两种作用:一方面,在H2S的解离过程中,钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂起催化剂作用并生成H2;另一方面,在生成H2O的路径中,两个氢原子夺去了钢铁脱硫剂氧化铁脱硫剂表面的O原子,同时S原子填补了被夺取的O原子所在的位置,氧化铁脱硫剂参与了反应,起到了反应物的作用。经过两条不同的脱硫路径会产生两种硫化表面,在生成H2的路径中,S原子吸附在表面的Fe顶位,我们称之为“硫吸附表面”,在生成H2O的路径中,表面的O原子的替代导致脱硫剂的降解,我们称之为“含硫表面”。无论脱硫过程生成的产物是H2还是H2O,H2S在表面的解离是脱硫过程中所经历的共同步骤。在脱硫过程中含硫表面的形成会导致H2S脱硫剂表面的解离活化能垒升高,对脱硫过程不利。在脱硫剂表面掺杂第二金属Co、Cu和Zn可以有效的降低H2S在氧化铁脱硫剂表面解离的活化能,有利于脱硫过程的进行。氧化铁表面的原子空缺会影响其脱硫性能。表面Fe空缺的存在可以有效的降低H2S解离的活化能,有利于脱硫过程的进行,而表面O空缺的存在导致表面金属活性位消失,对脱硫过程不利;O2气氛不仅可以再生硫化的脱硫剂,还可以修补脱硫剂表面的O空缺。氧化铁脱硫剂两种硫化表面都存在两条相互竞争的再生路径,且其决速步骤都是O2的解离。因此,降低O2解离。因此,降低O2解离的活化能有利于再生过程的进行。另外在O2的气氛下,表面O空缺的修补很容易。因而在O2气氛下再生,可有效的改善氧化铁脱硫剂的脱硫性能。
制备钢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。
气体钢铁脱硫剂脱硫剂的方法,可分为干法脱硫与湿法脱硫。高效干法脱硫是利用固体吸附剂吸附法脱除硫化氢,常用的吸附剂有氧化锌、活性炭和分子筛。湿法脱硫是用液体吸收剂洗涤气体,以除去气体中的硫化氢。其中最常用的是醇胺法脱硫。现在国家不提倡此法;半干法烟气脱硫工艺是以循环流化床烟气脱硫工艺为代表,具有造价低、运行费用少、占地少、脱硫效率较高等优点。高效干法脱硫工艺主要是通过向炉内喷脱硫剂进行脱硫。其缺点是脱硫剂利用率低、脱硫效率低等。
目前高效烟气钢铁脱硫剂脱硫剂主要有三种方式:一是燃烧固硫法,是在煤中加入一定量的固硫齐U,使煤在燃烧时生成的高效二氧化硫与固硫剂反应,生成硫酸盐与炉渣一起排出,这种方法成本较高。另一种方法是湿法脱硫,主要采用喷淋法,用碱性水溶液吸收烟气中的二氧化硫,这种方法用水量大,脱硫后产物难处理,易产生二次污染,投资成本高,占地面积大,设备防腐要求高。还有一种方法是活性炭吸附法,该方法活性炭的使用周期较短,再生较为复杂,脱硫效率低,水洗耗水量大,易造成二次污染,活性炭价格较高,增加了成本。
目前,电站锅炉和工业锅炉是二氧化硫的重要来源。石灰石-石膏法在电站锅炉中广泛应用,其技术已经相对成熟。半干法脱硫工艺对于中小型锅炉有很好的适应性,而半干法钢铁脱硫剂脱硫剂活性是决定该工艺脱硫效果的核心因素。半干法脱硫技术多采用低硫煤为原料,而燃烧后产生的粉煤灰具有高碱性,因此在一定的含水率下,粉煤灰中的Si离子和Al离子从水中溶出与掺入的熟石灰发生胶凝反应,最终生成水合硅铝酸钙。因水合物质具有比表面积大和持水性高等特点,可通过一定的配比和加工工艺制备出具有较高活性的脱硫剂。煤炭科学研究总院结合反应动力学原理及半干法脱硫工艺,研发出高倍率灰钙循环(NGD)脱硫技术,通过利用高速热烟气流中的SO2与钢铁脱硫剂脱硫剂中的碱性活性物质充分接触并发生反应,从而达到脱硫目的。