基于粉煤灰载体的高温煤气脱硫工艺分析

杨忠祥，宋海峰，吕 铁，夏春波

（1中海油节能环保服务有限公司 天津 300000）

（2中海石油天野化工有限责任公司 内蒙古 呼和浩特 010000）

（3天津市北方人力资源管理顾问有限公司 天津 300000）

1 引言

高温煤气脱硫这种技术，是一项非常有技巧性的技术，同时在煤气化多联产系统里也是十分重要的技术之一，在能量和生产工艺这两个方面进行考虑，这也是对煤气化多联产过程的一种制约，同时这是考量效率的一种非常重要的方式。在实际工业的应用工作中对硫化再生循环都会有它特定的要求，要对此要求进行实现和满足，那么高温煤气脱硫剂就要达到高质量的要求，在脱硫性能方面就要有很高的标准，并且效果一定要是最好的，而且机械强度要达标。也是为了将这一目标实现，所以高温煤气脱硫剂下的负载型和复合型的金属氧化物的研究正在不断地进行当中。

高温煤气脱硫剂在当前的国内外所使用的最主要的原料大部分都是以含炭材料为主的半焦或活性炭的孔隙物质和有黏结特性的硅铝氧化物。在进行SiO2和Al2O3的黏结性载体中，在脱硫剂制备的整个过程里，它的作用可以达到结构助剂的功能；在进行的再生和硫化过程中，对金属的氧化物不会影响到其固硫的能力，对于脱硫剂的机械强度也会有很大的提升和加强，再生和硫化的过程中也会克服掉其因为热反应和伸缩突变以及晶格膨胀引起的粉化。脱硫剂中使用炭材料作为其载体，可以对脱硫剂的活性组分进行分散，也可以对脱硫剂的孔隙率进行增加，这样就可以将H2S和脱硫剂的活性中心之间进行全面的接触，从而提高并改善在高温情况下所产生的煤气脱硫剂的脱硫精度。

在煤进行燃烧之后就会有工业的固体废弃物产生，燃煤电厂粉煤灰就是这个排弃物，它的成分主要是由它的复合物和有黏结特性的硅铝氧化物组成，还有一部分没有被发挥出来的未燃烧的炭。这些组合在一起的成分对于高温烧结性和多孔隙的脱硫剂载体，大大的满足了它们的要求。但是在世界各国对于高温煤气脱硫剂载体的电厂粉煤灰都没有做过具体的研究和实验。那么在这一观点上来看，本文通过阐述辽宁阜新煤矸石热电厂在高温煤气脱硫剂的载体中采用的粉煤灰提出了非常有可行性的方案研究。下面来介绍一下这个实验。

2 实验的设备和方法

经过6611型的震动筛选对粉煤灰颗粒进行选用，在整个的选用过程中可以按粒径划分为7个不一样的范围：＜ 63μm、63μm～ 90μm、90μm ～ 112μm、112μm～ 154μm、154μm～ 224μm、224μm～ 280μm、和＞280μm。粉煤灰颗粒按单一的粒径进行大小的划分，同时可以使用激光粒度分析也就是使用RISE-2008 型的仪表对其进行分析。粉煤灰的特性可以分为晶相表观形态和晶相织构，对这样的特性进行观察时要使用的是扫描电子显微镜(SEM) 它的型号是KYKY-2800-B和X射线衍射仪(XRD)它的型号是DX-2000。

自制的脱硫剂造粒机在进行工作的过程中会产生类似于柱状的硫剂样品它的规格是Φ2×2mm，在进行整个工艺的制备过程中包括了：

（1）经过以粉煤灰为载体的切割、700℃的煅烧、干燥和挤压最终成型，从而就产生了由铁铈氧化物所形成的高温煤气脱硫剂；

（2）通过添加水份来形成黏性的混合物；

（3）选取一定数量的固体颗粒粉煤灰、黏土粉末和铁铈氧化物并将这三种物质进行配比然后再进行均匀的混合调试。利用颗粒强度测定仪，仪器型号是YHKC-2A并对脱硫剂硫化的过程前后所产生的机械强度进行最为准确的测试。经U型石英反应器对所有的硫化进行实验的测试，在高温为600℃的管式加热炉内来完成这个实验。进行模拟的高温煤气它的成分包含以下的内容：N28.23%、H2S 5000×10-6、H239.58%、CO219.50%、和 CO 32.69%。在进行的较单一的硫化实验时它所消耗的脱硫剂大约是20g的固体颗粒脱硫剂，在实验的过程中将它的速度设置为1000h-1。经过TCD检测器的13X分子筛填充柱并使用Agilent GC6820型气相色谱仪对进出口的H2S所产生的脱硫反应器的质量分数进行测试，从而对它进行进一步的分析与观察。

3 实验结果与分析

3.1 粉煤灰的粒度分析

经过实验证明，除了粉煤灰在280μm以上的颗粒之外，其它的细灰280μm以下的数量占到了总灰量的将近一半的数量。因为脱硫剂在成型的难易过程中会受到颗粒大小的影响，本文所采用的作为铁铈氧化物脱硫剂的载体就是小于280μm的粉煤灰。

选用粒径不同的两个粉煤灰作为实验的样品并进行分析，分析的方法是激光粒度分析，从而得知，通过对两个不同粒径的粉煤灰样品进行激光粒度分析可知，粉煤灰进行筛分之后的粒径为224μm～280那么它的平均直径就会是360.3μm；而粉煤灰进行筛分之后的粒径为112μm～154μm那么它的平均的直径就会是134.2μm，进行筛分之后的最大粒径超出了它所规定的范围，这最主要的原因就是颗粒的外形相比较而言粉煤灰是大粒径的要比小颗粒的表面更大而且具有不规则性，所以再进行测量时就会形成激光粒度仪的误差。

3.2 不同粒径粉煤灰的成分分析

通过分析粉煤灰不同粒径的成分可以得知，组成粉煤灰的最主要的成分有铝氧化物和硅，然后还有镁、钙和铁的金属氧化物还有一些没有被燃烧掉和没有被挥发出来的炭。颗粒越小的粉煤灰，在质量的占比上硅铝成分所占的比例就会越少，而相应的镁、钙和铁的金属氧化物所占据的比例也就会越来越高。在粉煤灰的粒径是＜63μm和224μm～280μm时，在质量的比占上硅铝氧化物所占的百分比是65.60%和76.28%，而铁、钙和铁的金属氧化物所占有的百分比是在28.71%和18.01%。没有被挥发出来的和没有被完全燃烧掉的炭它的含量发展趋势都会随着不断减少的粉煤灰粒径而慢慢的增大，粉煤灰在质量分数占所占有的两个粒径是＜63μm和224μm～280μm，因此它们所占有的比例分别是5.79%和2.99%（其中粉煤灰在112μm～154μm所占有的质量的分数为6.48%，是所有的占比中比较高的分数）。

4 结语

4.1 粉煤灰的硫容非常的低，而且它有一定的脱硫能力。

4.2 煤气脱硫剂的脱硫精度在铁铈高温的影响下会受粉煤灰的影响并提高其精度，脱硫剂的机械强度会提高，硫容也会增大。

4.3 铁铈高温煤气脱硫剂以粉煤灰为载体那么粉煤灰颗粒越小，机械强度就越大，但是粉煤灰颗粒的大小与脱硫剂的硫容并没有线性的直接关系。

[1]陆靓燕，陈延林，鲍秀婷，王小春，徐旺生，樊庆春，郭嘉.粉煤灰对二氧化硫吸附性能的研究[J].粉煤灰综合利用，2017(01).

[2]郭波，常丽萍，谢克昌.氧化铈型高温煤气脱硫剂的研究进展[J].现代化工，2016(S2).

[3]谢巍，常丽萍，余江龙，谢克昌.煤气净化中H2S干法脱除的研究进展[J].化工学报，2016(09).