从20世纪中期至今,关于沼气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。如今被用在中沼气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。虽然沼气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。本文针对目前高温沼气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。
高效常温沼气脱硫剂氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe₂O₃・H₂O)脱除H₂S,其反应为:脱硫反应::Fe₂O₃・H₂O+3H2S→Fe₂S3・H₂O+3H₂OFe₂O₃・H₂O+3H₂S→2FeS+S+4H₂O再生反应:Fe₂S3・H₂O+3/2O₂→Fe₂O3・H₂O+3S₂FeS+3/2O₂+H₂O→Fe₂O₃・H₂O+2S反应机理为硫化氢首先溶解于脱硫剂表面的水膜中并离解为HS-、S2-离子,然后HS-、S2-离子同氧化铁相互作用生成硫化铁和硫化亚铁。同时,脱硫反应自身是放热反应,Fe₂O₃・H₂O在与H2S反应的同时生产水,被反应放出的热量带走,水合氧化铁常温氧化铁的水缺失,沼气脱硫剂脱硫剂表面的水膜不能完整形成,对H2S的溶解及离解能力变弱,脱硫效果降低。随着沼气脱硫剂脱硫剂中水的流失,脱硫剂颗粒状物资越来越干燥,在气流的冲击及带动作用下颗粒间摩擦产生的细小粉尘随着气流逐渐被带至后段工序。综上所述,脱硫剂粉尘含量增大、脱硫效果下降均与脱硫剂中水分在反应过程中被反应放出的热量所带走有一定关系,而进入脱硫箱的经过粗净化脱水煤气中机械水含量较小,不能弥补反应过程损失的水分。
主要功能和特点适用于各种性质的含硫原油具有油溶性-水中分散特性,对油和水及气态H2S及有机硫能全方位的作用;在多项介质的环境,对H2S选择性好,除硫效率高;加药量小,反应快,脱硫效果显著,降低幅度大。产品对钢铁几乎无腐蚀;产品不含盐,不易造成析盐;加注工艺简单。加药主要通过计量泵,能耗很小;沼气脱硫剂脱硫剂在常温下就可以发生脱硫反应。沼气脱硫剂原油脱硫剂反应后,生成物性能稳定,受热不易分解,能生物降解;生成物为水溶性稳定的有机多硫化合物,在联合站破乳脱水工艺处理后,随水排出-可注回油井,或排入废水处理厂,不随原油带入炼油厂。
随着工业的发展和人们生活水平的提高,对能源的消耗也在不断增加,燃煤锅炉高效烟气中的SO2已经成为大气污染的主要原因。减少SO2污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少锅炉烟气脱硫工艺已经在工业生产中得到了广泛应用,其对各类锅炉和焚烧炉尾气的治理也具有重要的现实意义。锅炉烟气沼气脱硫剂脱硫剂是工业行业大规模应用的、有效的沼气脱硫剂脱硫剂。按照硫化物吸收剂及副产品的形态,脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。高效干法烟气脱硫工艺主要是利用固体吸收剂去除烟气中的SO2,一般把石灰石细粉喷入炉膛中,使其受热分解成CaO,吸收烟气中的SO2,生成CaSO3,与飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。高效湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应,进而去除烟气中的SO2,系统所用设备简单,运行稳定可靠,脱硫效率高。干法脱硫的大优点是治理中无废水、废酸的排出,减少了二次污染;缺点是脱硫效率低,设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2,所用设备比较简单,操作容易,脱硫效率高;但脱硫后烟气温度较低,设备的腐蚀较干法严重。
因此,沼气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。实际应用沼气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沼气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沼气脱硫剂氧化锌脱硫剂脱除。
沼气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沼气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,得到了硫化的沼气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,沼气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,沼气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,两个氢原子夺去了沼气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。