基于粉煤灰載體的高溫煤氣脫硫工藝分析

楊忠祥，宋海峰，呂 鐵，夏春波

（1中海油節能環保服務有限公司 天津 300000）

（2中海石油天野化工有限責任公司 內蒙古 呼和浩特 010000）

（3天津市北方人力資源管理顧問有限公司 天津 300000）

1 引言

高溫煤氣脫硫這種技術，是一項非常有技巧性的技術，同時在煤氣化多聯產系統里也是十分重要的技術之一，在能量和生產工藝這兩個方面進行考慮，這也是對煤氣化多聯產過程的一種制約，同時這是考量效率的一種非常重要的方式。在實際工業的應用工作中對硫化再生循環都會有它特定的要求，要對此要求進行實現和滿足，那么高溫煤氣脫硫劑就要達到高質量的要求，在脫硫性能方面就要有很高的標準，并且效果一定要是最好的，而且機械強度要達標。也是為了將這一目標實現，所以高溫煤氣脫硫劑下的負載型和復合型的金屬氧化物的研究正在不斷地進行當中。

高溫煤氣脫硫劑在當前的國內外所使用的最主要的原料大部分都是以含炭材料為主的半焦或活性炭的孔隙物質和有黏結特性的硅鋁氧化物。在進行SiO2和Al2O3的黏結性載體中，在脫硫劑制備的整個過程里，它的作用可以達到結構助劑的功能；在進行的再生和硫化過程中，對金屬的氧化物不會影響到其固硫的能力，對于脫硫劑的機械強度也會有很大的提升和加強，再生和硫化的過程中也會克服掉其因為熱反應和伸縮突變以及晶格膨脹引起的粉化。脫硫劑中使用炭材料作為其載體，可以對脫硫劑的活性組分進行分散，也可以對脫硫劑的孔隙率進行增加，這樣就可以將H2S和脫硫劑的活性中心之間進行全面的接觸，從而提高并改善在高溫情況下所產生的煤氣脫硫劑的脫硫精度。

在煤進行燃燒之后就會有工業的固體廢棄物產生，燃煤電廠粉煤灰就是這個排棄物，它的成分主要是由它的復合物和有黏結特性的硅鋁氧化物組成，還有一部分沒有被發揮出來的未燃燒的炭。這些組合在一起的成分對于高溫燒結性和多孔隙的脫硫劑載體，大大的滿足了它們的要求。但是在世界各國對于高溫煤氣脫硫劑載體的電廠粉煤灰都沒有做過具體的研究和實驗。那么在這一觀點上來看，本文通過闡述遼寧阜新煤矸石熱電廠在高溫煤氣脫硫劑的載體中采用的粉煤灰提出了非常有可行性的方案研究。下面來介紹一下這個實驗。

2 實驗的設備和方法

經過6611型的震動篩選對粉煤灰顆粒進行選用，在整個的選用過程中可以按粒徑劃分為7個不一樣的范圍：＜ 63μm、63μm～ 90μm、90μm ～ 112μm、112μm～ 154μm、154μm～ 224μm、224μm～ 280μm、和＞280μm。粉煤灰顆粒按單一的粒徑進行大小的劃分，同時可以使用激光粒度分析也就是使用RISE-2008 型的儀表對其進行分析。粉煤灰的特性可以分為晶相表觀形態和晶相織構，對這樣的特性進行觀察時要使用的是掃描電子顯微鏡(SEM) 它的型號是KYKY-2800-B和X射線衍射儀(XRD)它的型號是DX-2000。

自制的脫硫劑造粒機在進行工作的過程中會產生類似于柱狀的硫劑樣品它的規格是Φ2×2mm，在進行整個工藝的制備過程中包括了：

（1）經過以粉煤灰為載體的切割、700℃的煅燒、干燥和擠壓最終成型，從而就產生了由鐵鈰氧化物所形成的高溫煤氣脫硫劑；

（2）通過添加水份來形成黏性的混合物；

（3）選取一定數量的固體顆粒粉煤灰、黏土粉末和鐵鈰氧化物并將這三種物質進行配比然后再進行均勻的混合調試。利用顆粒強度測定儀，儀器型號是YHKC-2A并對脫硫劑硫化的過程前后所產生的機械強度進行最為準確的測試。經U型石英反應器對所有的硫化進行實驗的測試，在高溫為600℃的管式加熱爐內來完成這個實驗。進行模擬的高溫煤氣它的成分包含以下的內容：N28.23%、H2S 5000×10-6、H239.58%、CO219.50%、和 CO 32.69%。在進行的較單一的硫化實驗時它所消耗的脫硫劑大約是20g的固體顆粒脫硫劑，在實驗的過程中將它的速度設置為1000h-1。經過TCD檢測器的13X分子篩填充柱并使用Agilent GC6820型氣相色譜儀對進出口的H2S所產生的脫硫反應器的質量分數進行測試，從而對它進行進一步的分析與觀察。

3 實驗結果與分析

3.1 粉煤灰的粒度分析

經過實驗證明，除了粉煤灰在280μm以上的顆粒之外，其它的細灰280μm以下的數量占到了總灰量的將近一半的數量。因為脫硫劑在成型的難易過程中會受到顆粒大小的影響，本文所采用的作為鐵鈰氧化物脫硫劑的載體就是小于280μm的粉煤灰。

選用粒徑不同的兩個粉煤灰作為實驗的樣品并進行分析，分析的方法是激光粒度分析，從而得知，通過對兩個不同粒徑的粉煤灰樣品進行激光粒度分析可知，粉煤灰進行篩分之后的粒徑為224μm～280那么它的平均直徑就會是360.3μm；而粉煤灰進行篩分之后的粒徑為112μm～154μm那么它的平均的直徑就會是134.2μm，進行篩分之后的最大粒徑超出了它所規定的范圍，這最主要的原因就是顆粒的外形相比較而言粉煤灰是大粒徑的要比小顆粒的表面更大而且具有不規則性，所以再進行測量時就會形成激光粒度儀的誤差。

3.2 不同粒徑粉煤灰的成分分析

通過分析粉煤灰不同粒徑的成分可以得知，組成粉煤灰的最主要的成分有鋁氧化物和硅，然后還有鎂、鈣和鐵的金屬氧化物還有一些沒有被燃燒掉和沒有被揮發出來的炭。顆粒越小的粉煤灰，在質量的占比上硅鋁成分所占的比例就會越少，而相應的鎂、鈣和鐵的金屬氧化物所占據的比例也就會越來越高。在粉煤灰的粒徑是＜63μm和224μm～280μm時，在質量的比占上硅鋁氧化物所占的百分比是65.60%和76.28%，而鐵、鈣和鐵的金屬氧化物所占有的百分比是在28.71%和18.01%。沒有被揮發出來的和沒有被完全燃燒掉的炭它的含量發展趨勢都會隨著不斷減少的粉煤灰粒徑而慢慢的增大，粉煤灰在質量分數占所占有的兩個粒徑是＜63μm和224μm～280μm，因此它們所占有的比例分別是5.79%和2.99%（其中粉煤灰在112μm～154μm所占有的質量的分數為6.48%，是所有的占比中比較高的分數）。

4 結語

4.1 粉煤灰的硫容非常的低，而且它有一定的脫硫能力。

4.2 煤氣脫硫劑的脫硫精度在鐵鈰高溫的影響下會受粉煤灰的影響并提高其精度，脫硫劑的機械強度會提高，硫容也會增大。

4.3 鐵鈰高溫煤氣脫硫劑以粉煤灰為載體那么粉煤灰顆粒越小，機械強度就越大，但是粉煤灰顆粒的大小與脫硫劑的硫容并沒有線性的直接關系。

[1]陸靚燕，陳延林，鮑秀婷，王小春，徐旺生，樊慶春，郭嘉.粉煤灰對二氧化硫吸附性能的研究[J].粉煤灰綜合利用，2017(01).

[2]郭波，常麗萍，謝克昌.氧化鈰型高溫煤氣脫硫劑的研究進展[J].現代化工，2016(S2).

[3]謝巍，常麗萍，余江龍，謝克昌.煤氣凈化中H2S干法脫除的研究進展[J].化工學報，2016(09).