文档介绍：氧化锌脱硫总结
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H2S反应时生成的ZnS覆盖在脱硫剂的表面,阻止了H2S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
在单一金属氧化物当中,ZnO是目前国内外公认的脱硫精度最好的脱硫剂,与H2S反应的平衡常数比较大,可以将出口处的H2S摩尔分数降低到10-5以下,当气体中有氢存在下,羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等等都会在反应温度下发生转化生成H2S,生成的H2S也可被氧化锌吸收。ZnO脱硫剂硫容对温度很敏感,当温度升高时,硫容会增大;一般使用的温度要求在200℃以上,在600~700℃范围内反应迅速而且很彻底;但在高温(约600℃以上)时,ZnO易被还原成为单质Zn而挥发损失;在再生过程中,当操作温度低时,有可能生成硫酸盐而失去活性,温度过高了又会脱硫剂发生烧结。氧化锌与硫化氢在不同的硫化氢浓度下的反应是属于一级反应,反应的能力与颗粒的尺寸有关,用孔模型分析的结果表明,孔扩散是影响反应能力的主要因素。氧化锌脱硫剂在使用的过程中,床层硫的轴向分布可以分为
3个区,上层的饱和区,基本上已被硫化锌饱和;中间的传质区,此区为主要的反应区,反应迅速;下层的清净区,仍然为新鲜氧化锌脱硫剂。
3、铁酸锌脱硫剂
铁酸锌为具有正尖晶石结构的化合物,铁酸锌既具备了氧化锌脱硫效率高的优点,又兼备了氧化铁高硫容和快速反应的特性。铁酸锌在硫化后很容易用空气/蒸汽进行再生。Fe2O3的硫容大约是ZnO的2倍,而且与H2S的反应速率较快,针对锌氧化物存在着硫容小、易挥发等缺点,中高温复合金属氧化物铁酸锌(ZnFe2O4)脱硫剂及提高其活性已成为了国内外学者重点的研究对象。铁酸锌是具有正尖晶石结构的化合物,在理想的正常尖晶石结构中,在氧的立方堆积晶格中,Zn原子占据了四面体空穴,铁原子占据了八面体空穴,氧有4个金属配位,其中的3个位于八面体中,剩下的一个处于四面体当中。在这种结构中锌得到了均匀的分散,这有利于降低了锌的挥发损失。生成尖晶石结构可以提高锌的分散度,从而降低了在强还原气氛下锌的挥发。
为保持脱硫剂较高的活性和较