干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂放硫的基础研究

干法脱硫技术在工业生产中发挥着巨大作用，为支撑我国经济持续发展的支柱产业煤炭能源洁净利用提供了可靠的保证。随着其应用范围不断延伸和使用要求不断提高，脱硫过程中出现"放硫"现象。这一现象违背脱硫功能，妨碍着干法脱硫技术进一步提升。金属氧化物脱硫作为干法脱硫主要的代表技术，利用金属氧化物脱硫剂进行干法脱硫过程中放硫的基础研究具有前瞻性和工业背景。本项目制备和选取氧化铁、氧化锌、氧化锰等金属氧化物脱硫剂样品，采用固定床反应器、热重、光电子能谱、傅立叶红外、X射线衍射、吸附装置、程序升温表面技术等，揭示干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂组成对放硫的影响规律；研究脱硫过程中羰基硫生成气氛、温度和扩散效应；探讨脱硫过程中气固间、固相中硫形态迁移规律；推断金属氧化物脱硫剂脱硫过程中羰基硫形成机理。项目将获取降低干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂放硫的方法，为干法脱硫研究深入与应用拓宽提供理论基础。

干法脱硫过程中放硫是干法脱硫使用与科学研究中出现的新现象，金属氧化物脱硫作为干法脱硫中最主要的脱硫技术，其脱硫过程中“放硫”现象主要为羰基硫形成。本项目主要完成情况如下：①完成了金属氧化物脱硫剂性质对脱硫过程中放硫-羰基硫生成影响规律的研究，提出了添加活性组分改性剂-碱性氧化物和孔结构改性剂-活性氧化铝制备脱硫剂新方法，制备出能降低脱硫过程中羰基硫生成的脱硫剂；②完成了干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂放硫-羰基硫生成气氛效应的研究，一氧化碳是脱硫剂脱硫过程中羰基硫生成的主要碳源，二氧化碳是低温氧化锰脱硫剂脱硫过程中羰基硫生成的主要碳源，氧气的存在能促进脱硫过程中羰基硫生成，而氢气和水蒸气的存在能抑制羰基硫生成；③完成了干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂放硫-羰基硫生成温度与扩散影响的研究，发现温度升高增加了脱硫过程中生成的羰基硫浓度，温度对脱硫过程中羰基硫生成的影响是动力学控制，不是热力学控制，空速提高降低了脱硫过程中生成的羰基硫浓度，空速对脱硫过程中羰基硫生成的影响是改变了气固相反应的外扩散影响，脱硫剂上羰基硫生成主要受内扩散及化学反应控制；④完成了干法脱硫过程中气固相间、固相中硫迁移途径的研究，发现气相中存在的氧元素随着反应的进行，向脱硫剂固相进行了迁移，而这种迁移与羰基硫生成规律相一致，氧元素和硫元素的分布都存在着峰值和谷值，并且，这些峰值和谷值的位置在随着床层上-中-下的变化逐渐移动；⑤完成了干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂放硫-羰基硫生成机理探讨的研究，提出了高温气相反应中生成羰基硫可能的反应途径，提出了存在着三种细化反应途径的再生循环和中间体两种催化反应机理。目前已取得成果为：①获得干法脱硫过程中金属氧化物脱硫剂上羰基硫生成原理与规律，制备出具有自主知识产权的脱硫剂；②发表学术论文12篇（EI收录期刊论文7篇，其中SCI收录期刊论文2篇）；③申请国家发明专利2项（其中授权国家发明专利1项）；④出版学术著作1部；⑤培养硕士研究生6名（其中已毕业5名）；⑥研究成果目前已成功应用于焦炉气中低温换热式甲烷化合成天然气新技术。