原位制备再生型纳米氧化锌高温煤气脱硫剂(2)
图2为不同再生温度下再生后的XRD图,图中明显可以看出,随着温度的升高,ZnO的特征峰明显增强,而ZnS的特征峰逐渐减弱,在650℃时几乎不存在,说明该温度下再生趋于完全。而红土中SiO2的峰没有改变,说明载体红土不影响其再生反应。结合不同温度下的再生率曲线图3可以看出,随着温度的升高其再生率呈现先增加后降低的趋势,在650℃时再生率最高达到83%,所以综合考虑,选择650℃为最佳的再生温度。
图1 不同再生温度再生过程中出口SO2质量浓度Fig.1 Outlet SO2concentration curves during regeneration at different temperatures
图2 不同再生温度下氧化锌脱硫剂的XRD谱图Fig.2 XRD patterns of zinc oxide sorbent regenerated at different temperatures
图3 不同再生温度下氧化锌脱硫剂再生率曲线Fig.3 Regeneration rate of zinc oxide sorbent at different temperatures
2.1.2 再生氧气体积分数对氧化锌脱硫剂的影响
图4 不同氧气体积分数下再生过程中出口SO2质量浓度Fig.4 Concentration of SO2in outlet during regeneration under different oxygen concentrations
图5 不同氧气体积分数下再生的氧化锌脱硫剂的XRD谱图Fig.5 XRD patterns of zinc oxide sorbent regenerated under different oxygen concentrations
图6 不同氧气体积分数下氧化锌脱硫剂再生率曲线Fig.6 Effect of oxygen concentration on regeneration rate of zinc oxide sorbent
再生过程中,由于发生的是放热反应,氧气含量过高时容易造成脱硫剂发生烧结,同时生成硫酸盐,但氧气含量太低时,再生速率会降低,再生时间延长。图4为不同氧气体积分数(2%~8%)下前驱体在空速2000h-1、650℃下再生过程中出口SO2质量浓度曲线,很明显随着氧气体积分数的增加,再生所需的时间逐渐缩短,到6%时达到最短约215min,当氧气体积分数为8%时又稍有延长,而对应SO2质量浓度变化峰值也呈现先增加后减少的趋势,氧气体积分数为6%时峰值最高,说明该氧气含量下其再生反应速率最快,而氧气体积分数为8%时又有所降低,可能由于氧气含量过高而发生烧结导致的。
图5为不同氧气含量下再生后脱硫剂的XRD谱图,从图中可以看出,随着氧气体积分数的增加,再生后脱硫剂中ZnO的特征峰强度几乎没有明显变化,而ZnS的特征峰明显逐渐降低,在氧气体积分数为6%时几乎不存在,表明在该氧气含量下前驱体再生反应最为完全。结合图6脱硫剂再生率曲线,随着氧气含量的增加其再生率也是先增大后减小,在氧气体积分数为6%时其再生率最大达到87%,所以选择6%为最佳的再生氧气体积分数。
2.1.3 再生空速对氧化锌脱硫剂的影响
再生空速对再生过程的影响主要在于是否能使硫化物与氧气得到充分的接触。空速过低会导致反应物周围的SO2尾气含量偏高,影响反应物与氧气的接触,空速过高会导致气氛中的氧气与反应物的接触时间太短而来不及反应反而降低再生速率。图7~9分别为再生空速2000~5000h-1下前驱体(650℃、φ(O2)=6%)再生过程中出口SO2质量浓度曲线、再生后脱硫剂的XRD图和再生率曲线图。从图7中可以看出,随着再生空速的增加,出口SO2质量浓度变化峰呈现先增加后减小的趋势,在空速为4000h-1时其峰值最高,并且在该空速下其再生所需时间也是最短的,说明在此空速下再生气氛中的氧气与前驱体反应物之间得到了充分的接触,再生速率最快。而在空速为5000h-1时有所降低,可能是因为在反应过程中气氛中的氧气到达前驱体的反应位点需要一个扩散时间和一定的反应时间,而空速太快就会使得该反应时间太短反而降低了再生速率。在图8的XRD谱图中也可以看出,再生空速为5000h-1时,再生后仍有残留的ZnS未发生反应,其它空速下几乎没有ZnS的特征峰存在。结合图9再生率曲线,在空速为2000~4000h-1时其再生率都在80%以上,而在4000h-1时达到了最大,为91%,空速为5000h-1时其再生率下降到了83%。综合考虑,可以得出最佳的再生空速为4000h-1。
图7 不同再生空速再生过程中出口SO2质量浓度图Fig.7 Concentration of SO2in outlet during regeneration at different MHSV
图8 不同再生空速下氧化锌脱硫剂的XRD谱图Fig.8 XRD patterns of zinc oxide sorbent regenerated at different MHSV
图9 不同再生空速下氧化锌脱硫剂再生率曲线Fig.9 Effect of MHSV on regeneration rate of zinc oxide sorbent
综上所述,前驱体原位再生的最佳再生条件为:再生温度650℃、氧气体积分数6%和再生空速4000h-1,该条件下制备的再生型的纳米氧化锌脱硫剂具有较强的机械强度,通过测试达到150N/cm,通过谢乐公式计算其ZnO平均粒径为。
文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/qikandaodu/2021/0411/575.html
上一篇:世纪金属钛
下一篇:汉俄机械术语构成方式对比研究