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氧化锌脱硫剂的现状和制备方法

1、目前锌基脱硫剂研究现状

经过研究与筛选,得出可作为高温脱硫使用的元素达十多种,能满足脱硫基本要求的主要有以下11种金属氧化物,它们分别是Zn、Fe、Cu、Ca、Co、Cd、Mo、Pb、W、V、Ba和Mn。这些的金属氧化物可以在350~1200?条件下进行脱硫,它们都是很容易被氧气氧化再生的。研究结果发现单一的金属氧化物脱硫剂各有优缺点,其中氧化铁的硫容最大,但是其脱硫精度低,容易粉化,再生过程中易于烧结;氧化锌脱硫剂脱硫精度高,最佳脱硫温度在500~750?,温度过高氧化锌易被还原成单质锌而挥发,导致单锌的损失。温度过低脱硫剂与HS2反应时生成的ZnS覆盖在脱硫剂的表面,阻止了HS分子进一步向内部的扩散,使得锌氧化物的硫容偏低,再生时温度过低易形成硫酸盐等。充分利用了各种单一氧化物的优点,复合金属氧化物脱硫剂各方面的脱硫性能都有所得到改善,如Cu-Mn,Cu-Fe,Cu-Mo,Fe-Ca,Zn-V,Zn-Ti,Ce-Fe,Ce-Cu,Zn-Fe-Ti和Zn-Fe-V等等复合金属氧化物。但它们在硫化再生过程中也不同程度存在着高温烧结、失活、粉化等问题,因此又引入各种成分对其性能进行了改进。其中主要有锌、铁、锰、铜、钙、镍、锡以及其他的一些碱性稀土元素和碱金属的氧化物,利用各单一金属的特点,使脱硫剂的硫化和再生性能不断的提高。

2、氧化锌脱硫剂的制备

2.1 制备方法

在对于氧化锌脱硫剂进行制备的时候,所采用的方法一般有干混法、沉淀法、溶胶凝胶法。干混法是一种最为传统的方法,通过对于氧化锌粉末以及其他一些助剂结合,参入适量的水进行搅拌、研磨,最终通过机器来进行破碎或者是振动,这样就可以使这些混合物进行充分的混合。之后通过压片机等机器将其挤成一定的形状,然后在烘箱里面进行干燥,最终得到产品。这种方法在制造的过程当中比较简便,而且生产的量大,费用较低,但是缺点也很明显。那就是这种脱硫剂不容易使得脱硫剂的组分高度分散,这样其活性和稳定性都没有其他方法使用的更加良好。目前这种方法已经直接被均匀沉淀法和溶胶凝胶法替代。均匀沉淀法使用的过程当中与直接沉淀法不同,它不通过对于沉淀物进行反应,而是将沉淀物先泡在一些不饱和的溶液当中,使其均匀地进行分散。而在采取溶胶凝胶法的时候,只是通过利用胶体的高度分散性使其成为纳米级的微粒,这样从而产生脱硫剂。目前,这些方法还在一定的研究阶段,不过在未来应用当中,对于精细脱硫剂的制备有着相当大的作用。

2.2 脱硫剂中的助剂

在脱硫的过程当中,会受到很多因素的影響,因此为了可以使一些不利影响降到最低,就必须掺入不同的物质,这样才可以适应不同的环境。为了可以使这个复杂的过程更加的有效,所使用的助剂一般分为造孔剂、黏结剂以及助活性剂等等。造孔剂一般会使用到石墨、纤维素等等,通过适量的加入,可以使脱硫剂的表面积进行不断的增加,并且使氧化锌有着较好的脱硫性能。在这种情况下,氧化锌可以有较大的孔径,在脱硫的时候使其不断的分解,使孔径增大,最终是能够让它充分的接触。而黏结剂的添加,可以使脱硫剂的抗粉化性不断的提升,并且对于整体的组织也有更好的效果,对于脱硫剂的容量也有比较大的影响。助活性剂对脱硫剂的强度有着很大的影响,因此对于其化学性质和活性成分的研究有着十分重要的意义。通过研究可以在中温程度下,使得脱硫剂达到良好的脱硫效果,但在低温下效果不明显。

2.3 温度及气氛效应对脱硫剂的影响

脱硫剂在制备以及使用的过程当中,有很多因素会影响到其性能的发挥,其中最为重要的就是在使用的时候所面临的温度以及气氛。在使用氧化锌来脱除硫化氢的时候,两者直接进行反应就会制成硫化锌,在温度过高的情况下容易被还原成单质锌而蒸发,影响脱硫效果吗。当温度处于550℃-650℃的时候,对于浓度、温度以及反应都会有着相当大的物理性质影响。并且反应活性也会随着温度的升高而在不断的提升。而当处于中温范围,也就是300℃-400℃的时候,原料气中的羰基硫脱除就需要进行重视,因为在这个范围内这种物质的生成值很大,对脱硫效果有一定的影响,不如只去除硫化氢的效果好。

对于氧化锌脱硫剂的研究,必须从其制备的方法、助剂等等不同的方面进行配比,这样才可以充分的考虑到各个因素对于它的影响,从而开发出适合不同条件的氧化锌脱硫剂。也只有这样,才可以使脱硫剂的制备过程能够得到有效的控制,为新能源的进一步开发提供基础。


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