氧化铁脱硫时,沼气中的H2S在固定氧化铁(Fe2O3·H2O)的表面进行反应,沼气在脱硫器内的流速越小,接触时间越长,反应进行得越充分,脱硫效果也就越好。当脱硫剂批发脱硫剂中的硫化铁含量达到30%以上时,脱硫效果明显变差,脱硫剂不能继续使用,需要再生。将失去活性的脱硫剂与空气接触,把Fe2S3·H2O氧化析出硫磺,即可使失去活性的脱硫剂批发脱硫剂再生。由于再生时析出硫沉积在氧化铁的表面,有时竟达到氧化铁含量的2.5倍以上,所以要其中的硫分离出来,或更换新的脱硫剂。
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,而半干法脱硫剂批发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与脱硫剂批发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。
1 单一金属氧化物脱硫剂作为目前世界范围内研究和工业化最广泛的中高温脱硫剂批发煤气脱硫剂,氧化铁脱硫剂具有活性组分Fe2O3储量丰富、价格合理以及热力学性能优良、硫容大和反应活性高等优点。Lin等在脱硫剂制备过程中,以铁元素含量为考察因素,发现通过增加脱硫剂中的铁含量可以显著提高脱硫剂的性能,且脱硫剂批发氧化铁脱硫剂的高反应活性归因于纳米铁颗粒在脱硫剂孔隙结构中的高度分散。Mi等通过使用紫砂土作为载体制备氧化铁脱硫剂并进行了多次硫化-再生循环测试,结果表明在第一次硫化-再生循环之后,脱硫剂的硫容下降了约10%,但是在循环2次之后,硫容维持在一个固定数值不再降低,Mi等也因此认为该脱硫剂具有可被用于高温煤气脱硫的能力。Fan等采用胶晶模板法制得三维有序大孔脱硫剂批发氧化铁脱硫剂(图1),并且在固定床反应器上对其进行了穿透动态评价实验。表征及实验结果证实,该脱硫剂大孔结构整齐有序,三维空间相互贯通,活性组分高度分散在载体上。对比传统方法制备的脱硫剂具有比表面积大和穿透硫容高的优点。
脱硫剂批发氧化铁脱硫剂是一种脱硫剂批发固体脱硫剂,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脱硫剂的小孔中,改变其化学组成从而净化气体。当脱硫剂批发脱硫剂达到饱和后,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,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。废脱硫剂批发脱硫剂可以回收其中的活性成分。