【摘要】：我國是一個多煤,少油的國家,以煤炭為主的能源消耗狀況在未來一段時間內(nèi)將不會發(fā)生改變。但煤炭的直接燃燒會放出大量的污染物,嚴(yán)重污染環(huán)境。而我國近幾年,霧霾天氣又頻繁發(fā)生。在此形勢下,發(fā)展煤炭的高效、清潔利用是必然的趨勢。目前,將煤炭氣化制備合成氣、天然氣以及各種有用的化工產(chǎn)品,或者作為燃料運(yùn)用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)都是其有效的途徑。但是煤炭中的大部分硫分會在氣化過程中生成硫化氫氣體,污染空氣或者對設(shè)備造成腐蝕。因此,在使用煤炭前必須對其進(jìn)行脫硫處理。然而,在使用純金屬氧化物高溫脫硫的過程中,不可避免的存在燒結(jié)、機(jī)械強(qiáng)度差、活性組分利用率低等問題,這些缺點阻礙脫硫劑的重復(fù)利用。為了克服上述缺點,本文選用具有高比表面積且制備方法簡單,原料廉價易得的介孔材料為載體,制備了一系列具有高硫容、高利用率且可再生的介孔錳基高溫煤氣脫硫劑。并且對脫硫劑的脫硫性能及硫化-再生機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究。由于常規(guī)脫硫劑的抗水性能差,實驗中通過添加一些助劑,有效提高了錳基脫硫劑的抗水能力。本論文主要分以下三個部分:1.為了降低介孔脫硫劑的成本,采用原料廉價的介孔FSM-16作載體,Fe-Mn-O為活性相,MoO_3為摻雜相,制備了高硫容的Mn-Fe-Mo/FSM-16脫硫劑。經(jīng)過多次硫化-再生循環(huán)后,該脫硫劑仍可以保持90%的原始硫容。由于Fe和Mo的協(xié)同作用,Mn-Fe-4%Mo/FSM-16脫硫劑再生時會產(chǎn)生大量的硫單質(zhì)。而且,我們首次利用飛行時間質(zhì)譜對錳基脫硫劑的硫化和再生機(jī)理進(jìn)行了原位檢測。2.由于熱煤氣中含有少量水蒸氣,它會影響脫硫劑的脫硫效果。為了制備高抗水的脫硫劑,本章中采用了水熱穩(wěn)定性好的二維介孔材料(MSU-H)為載體,將氧化鈣(CaO)摻雜進(jìn)錳基脫硫劑中,制備了CaO-MnOx/MSU-H脫硫劑。在750 ~oC下,9Mn1Ca/MSU-H具有較高的突破硫容(18.69 g硫/100g脫硫劑)和良好的再生特性。氧化鈣既提高了活性組分的分散性,又增加了脫硫劑對水蒸氣的吸附,從而改善了脫硫劑的脫硫活性和抗水能力。當(dāng)模擬煤氣中水蒸汽的含量增加到15 vol%時,90Mn10Ca/MSU-H仍具有較高的硫容。3.由于介孔氧化硅材料的熱穩(wěn)定性有一定的局限性,我們使用一鍋法合成了高度有序的介孔Al_2O_3-CaO復(fù)合物,將它作為載體,La-Mn氧化物為活性組分,制備了La-Mn/Al_2O_3-CaO脫硫劑,在700~850 ~oC范圍內(nèi)對其脫硫性能進(jìn)行了測試。由于γ-Al_2O_3和La_2O_2S的協(xié)同催化作用,硫化過程中生成了硫單質(zhì)(S和S_8)。經(jīng)過多次硫化-再生循環(huán)后,脫硫劑仍然維持高硫容且介孔結(jié)構(gòu)仍保持完整,只是無定型墻壁轉(zhuǎn)化成γ-Al_2O_3相。當(dāng)煤氣中含有大量的水蒸氣時,會促使形成MnAl_2O_4,導(dǎo)致脫硫劑硫容降低。
【圖文】：

天津大學(xué)博士學(xué)位論文，煤在高壓下用氧氣或水蒸氣氣化為燃料氣體，然后驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。它氣化和發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)電凈效率提高到 43%～45％，但污染物的排放小，僅為傳統(tǒng)燃煤電站的 1/10。圖 1-1 為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)示意從 2011 年起，我國開始逐漸實施 IGCC 項目，例如，天津華能集團(tuán)。在 IGCC中，燃?xì)庠谑褂们氨仨氝M(jìn)行清潔處理，，因為煤氣化后的原料氣中含有大量的合物（H2S、COS 和 CS2），它們不僅會腐蝕設(shè)備管線及渦輪，且最終排放氣中會引發(fā)一系列環(huán)境問題。所以，脫硫是 IGCC 系統(tǒng)中一個必不可少的環(huán)

圖 1-2 煙道脫硫過程分類圖[8, 9]Fig.1-2 Classification of flue gas desulfurization process（2）燃燒中脫硫，也被稱為爐內(nèi)脫硫。即在煤燃燒中加入固硫劑，使硫分轉(zhuǎn)變成硫酸鹽后，隨爐渣一起排出達(dá)到脫硫的目的。該脫硫法受溫度限制，且脫硫效率不高，一般為 50%-60%。適合中、低含硫量的煤燃燒脫硫，且容易結(jié)渣，腐蝕設(shè)備，提高了設(shè)備維護(hù)的難度及費(fèi)用。該方法的主要脫硫反應(yīng)為：3 2CaCO CaO CO （1.2）2 3CaO SO CaSO（1.3）3 2 42CaSO O 2CaSO（1.4）（3）在煤炭燃燒前將硫除掉，即燃燒前脫硫。主要利用物質(zhì)密度和磁性不同，去除黃鐵礦硫的方法。但是該法不能去除煤中的有機(jī)硫。因此，其更適合高硫煤炭的除硫。目前，該技術(shù)還存在著各種問題。但該技術(shù)符合“預(yù)防為主”的
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ546.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;一種新型鐵水脫硫劑試驗成功[J];漣鋼科技與管理;2002年02期

2 張鵬軍;丁保宏;夏裴文;臧樹良;王強(qiáng);;原油化學(xué)脫硫劑的研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2018年02期

3 馬孟臣;劉自民;饒磊;張耀輝;桂滿城;;燒結(jié)處理焦?fàn)t煤氣廢脫硫劑的研究與應(yīng)用[J];燒結(jié)球團(tuán);2017年01期

4 王文豐;;催化氧化精脫硫劑在食品二氧化碳生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];精細(xì)石油化工進(jìn)展;2016年01期

5 申紫光;謝真;何義海;;關(guān)于低溫甲醇洗放空尾氣硫化物精脫硫劑的探討[J];化工管理;2016年20期

6 王宏;張俊晟;田永宏;戚建平;周保平;;原油化學(xué)脫硫劑的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J];油田化學(xué);2015年02期

7 王青寧;焦林宏;李瀾;陳靜;韓維亮;;凹凸棒黏土脫硫劑脫除3-甲基噻吩的實驗研究[J];石油學(xué)報(石油加工);2013年01期

8 袁藝?yán)?張鵬;袁天強(qiáng);;干法脫硫劑的優(yōu)選及在河嘉203H井的應(yīng)用[J];河南化工;2012年Z4期

9 袁藝?yán)?袁天強(qiáng);;干法脫硫劑的優(yōu)選及在河嘉203H井的應(yīng)用[J];內(nèi)江科技;2012年12期

10 張珂;李玲霞;董登超;朱春要;胡顯軍;;一種石灰系復(fù)合脫硫劑組分的定量分析方法探討[J];冶金分析;2011年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 祁振強(qiáng);秋輝;;脫硫劑的對比試驗[A];第23屆全國鐵合金學(xué)術(shù)研討會論文集（上）[C];2014年

2 任曉冬;張廷安;劉燕;勾力爭;李沖;豆志河;呂國志;赫冀成;;氧化鎂基脫硫劑鐵水脫硫過程的熱力學(xué)分析[A];第十六屆全國煉鋼學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 曹密靜;王勝春;閆紹才;;焦?fàn)t煤氣絡(luò)合鐵脫硫劑配比的實驗研究[A];2012冀蘇魯皖贛五省金屬（冶金）學(xué)會第十六屆焦化學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

4 ;節(jié)能環(huán)保技術(shù)的先行者——記陳炳廉和他研發(fā)的“節(jié)能脫硫劑”[A];引領(lǐng)中國科技的創(chuàng)新力量[C];2012年

5 ;煤炭高效節(jié)能消煙脫硫劑(簡稱節(jié)能脫硫劑)[A];引領(lǐng)中國科技的創(chuàng)新力量[C];2012年

6 楊文剛;;對廢脫硫劑處理的研究[A];2004全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集（2）[C];2004年

7 楊文剛;;對廢脫硫劑處理的研究[A];2005中國鋼鐵年會論文集（第2卷）[C];2005年

8 龔甍;趙夢姣;耿樹博;;三嗪液體脫硫劑的合成及性能評價[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第十一分會：應(yīng)用化學(xué)[C];2016年

9 梁新騰;陳永;曾建華;李桂軍;黃正華;;鎂復(fù)合脫硫劑與復(fù)合脫硫劑在攀鋼的實踐分析[A];2012年全國煉鋼—連鑄生產(chǎn)技術(shù)會論文集（上）[C];2012年

10 樊惠玲;謝克昌;李春虎;上官炬;郭漢賢;;高溫煤氣脫硫劑還原行為的動力學(xué)表征[A];第九屆全國化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 廖建國;高效機(jī)械攪拌式鐵水脫硫技術(shù)[N];世界金屬導(dǎo)報;2017年

2 梁新騰 陳永 曾建華 李桂軍 黃正華;兩種復(fù)合脫硫劑在攀鋼的實踐分析[N];世界金屬導(dǎo)報;2012年

3 徐俊華　周迎久 通訊員 王嬋 高莎;石家莊裕西地區(qū)免費(fèi)發(fā)放脫硫劑[N];中國環(huán)境報;2012年

4 王成明　黃筱琳;創(chuàng)新招標(biāo)方法采購原油脫硫劑[N];中國石化報;2008年

5 蔡維希;強(qiáng)化助燃脫硫劑高效節(jié)煤[N];中國化工報;2009年

6 張建新;新型高效脫硫劑投入工業(yè)應(yīng)用[N];中國化工報;2003年

7 王瑞;CCS助燃脫硫劑研制成功[N];中國有色金屬報;2005年

8 記者 孫希軍;“豐華”把脫硫劑做到東北最大[N];營口日報;2009年

9 萬雪峰 李德剛 廖相巍;管線鋼深脫硫劑開發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報;2009年

10 ;高溫煤氣脫硫劑及制備[N];中國有色金屬報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 馮宇;微波強(qiáng)化制備氧化鐵脫硫劑及其硫化—再生特性研究[D];太原理工大學(xué);2018年

2 夏紅;復(fù)合氧化物調(diào)控制備介孔骨架錳基脫硫劑及硫化機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2017年

3 田晉平;負(fù)載型離子液體脫除煙氣中SO_2的研究[D];太原理工大學(xué);2017年

4 張照飛;錳基—蠕蟲狀介孔高溫煤氣脫硫劑的制備及性能研究[D];天津大學(xué);2014年

5 張鳳梅;介孔高溫煤氣脫硫劑的研制與性能研究[D];天津大學(xué);2012年

6 宋占龍;加壓煤氣化鈣基脫硫劑還原脫硫及硫化鈣氧化的研究[D];東南大學(xué);2006年

7 陳傳敏;O_2/CO_2氣氛下鈣基脫硫劑脫硫機(jī)理研究[D];東南大學(xué);2005年

8 鐘立梅;變壓過程脫除氣體中微量硫化氫的研究[D];天津大學(xué);2006年

9 李芬;納米鋅基脫硫劑室溫脫硫效能及再生研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 任曉冬;用于鐵水爐外脫硫的新型氧化鎂基脫硫劑的基礎(chǔ)研究[D];東北大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳緯成;S Zorb反應(yīng)吸附脫硫劑的制備、表征、動力學(xué)及再生能力的研究[D];華東理工大學(xué);2018年

2 史磊;微波原位制備ZnO/MCM-41中高溫煤氣脫硫劑及其性能的研究[D];太原理工大學(xué);2018年

3 暢炳蔚;類水滑石基鋅鋁氧化物的制備及其脫硫性能的研究[D];太原理工大學(xué);2018年

4 王澤鑫;改性氧化鋅基脫硫劑制備及脫硫性能的研究[D];太原理工大學(xué);2018年

5 鄧國偉;有機(jī)胺用于鐵基脫硫劑的制備及其性能研究[D];武漢紡織大學(xué);2017年

6 楊磊;鋯添加劑對鐵鈰復(fù)合基高溫煤氣脫硫劑硫化性能的影響[D];太原理工大學(xué);2017年

7 尉俊明;鋯添加劑對鐵鈰復(fù)合基高溫煤氣脫硫劑再生行為的影響[D];太原理工大學(xué);2017年

8 蘇子兵;Fe_2O_3/AC高溫煤氣脫硫劑的微波硫化行為[D];太原理工大學(xué);2017年

9 李騰;Fe_2O_3/γ-Al_2O_3脫硫劑的制備及其硫化—再生性能研究[D];太原理工大學(xué);2017年

10 聶毅興;超聲協(xié)助脫硫劑高效制備技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2017年

本文編號：2626038