工业侧流试验高温脱硫剂的性能测试

收稿日期:2003205202基金项目:国家九五科技攻关项目(972A26203202202)作者简介:李彦旭(19662),男,副教授,博士后,主要研究方向为环境工程.工业侧流试验高温脱硫剂的性能测试李彦旭1,李春虎2,上官炬2,沈芳2,樊惠玲2(1.广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510090;2.太原理工大学煤化工研究所,山西太原030024)摘要:通过混合法制备的高温煤气脱硫剂在放大的工厂侧流装置上于高温、高压固定床反应器、强还原性的真实煤气中进行了16次循环、1200h的脱硫Π再生测试.结果表明,该脱硫剂具有良好的抗磨损性、稳定的反应性能和较高硫容(累计硫容300.49%);饱和后的脱硫剂可用含1%～3%O2的水蒸汽完全再生.取得的结果为优化新型脱硫剂以适用于更大规模的示范项目提供了可靠依据.关键词:硫化;再生;脱硫剂中图分类号:X511文献标识码:A文章编号:100727162(2004)0320001204煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源,以煤发电是最经济利用的手段.先进的整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术是煤炭洁净、高效、经济利用的最佳途径.我国的煤炭占能源消费的75%,在提高煤炭利用效率的同时严格控制环境污染是当前所面临的重要研究课题.国外发达国家都加紧研究IGCC技术,其中美国、日本和欧洲一些国家已有示范性工厂投入运行[1～3].就我国国情而言,电力工业技术落后,燃煤引起的环境污染,特别是SOX和NOX基本未得到控制.因而探索高效、低污染的洁净煤发电技术是我国发展电力工业的当务之急.典型的煤气化操作温度高于1000℃,出口温度在800～900℃.煤气化产生的气体中不可避免地含有H2S(0.1%～1.5%)、COS、CS2及HCl、HCN、NOx等组分[4],且我国的煤资源普遍含硫较高.高温燃气中的H2S会腐蚀燃气轮机叶片,降低燃气轮机寿命,排放气也会污染环境,因而燃气轮机等工业应用中要求煤气中的硫含量低于30mgΠm3,这就决定了高温煤气脱硫是IGCC技术的关键环节.高温煤气脱硫存在的问题是脱硫剂使用过程中的粉化.本研究作为我国“九五”科技攻关项目之一,研究开发出抗粉化、具有稳定反应性能的脱硫剂,并在工厂侧流放大试验中对其脱硫Π再生性能进行了测试.1试验设备与工艺条件脱硫剂的脱硫Π再生性能考核试验在西北化工研究院进行.现场脱硫剂性能测试从2000年10月16日开始至2000年12月15日结束,历时60d.脱硫剂考核的固定床反应器由<108mm×6mm的Cr17Ni12Mo2不锈钢管制造,长度2100mm.反应器下部放置6mm厚的不锈钢筛板,以支撑脱硫剂.反应器垂直放置于功率为10第21卷第3期2004年9月广东工业大学学报JournalofGuangdongUniversityofTechnologyVol.21No.3September2004kW的管式电炉中.反应器筛板上先铺放600mm厚的石英砂,石英砂上装填450mm厚的脱硫剂,脱硫剂上再充填200mm厚的石英砂.反应器上部与中部分别设计有测温点,上部测温点显示脱硫过程的煤气入口和再生过程的气体出口温度;反应器中部设计了不锈钢热电偶套管,测温时可灵活移动热电偶位置以测定反应床中不同位置的温度,试验过程一般以脱硫剂床层方向的中部点温度为操作,进行实时监测和控制温度.侧流放大试验主要工艺参数如下:煤气组成H243.3%CO27.3%CO29.0%N219.9%O20.5%脱硫剂规格:<(3～5)mm×10mm～<(3～5)mm×15mm堆密度:0.85kgΠL装填量:3L(2550g)脱硫过程操作温度:550～650℃操作压力:0.8MPa空速:2000h-1煤气流量:10Nm3Πh煤气入口H2S含量:2000～3000mgΠNm3煤气含水量:10%～15%再生过程操作温度:500～800℃操作压力:常压空速:2000h-1再生气氧含量:1%～3%再生后尾气SO2含量:<150mgΠNm3脱硫剂侧流测试试验所用煤气来自化表1侧流测试试验煤气的组成%分析日期H2COCO2O2N2200021021742.625.19.40.522.4200021121643.628.29.00.518.7200021221244.528.28.90.517.9肥厂变换前的合成原料气,试验期间的煤气组成分析见表1,可见,在整个试验过程中,煤气组成基本稳定.用于再生的气体中H2O(g)为97%～98%,O2为1%～3%.2试验结果2.1脱硫试验工厂侧流放大试验脱硫剂的硫化时间及硫容见表2.图1给出了脱硫剂的硫容随循环次数2广东工业大学学报第21卷表2脱硫剂硫化Π再生试验结果1)循环次数硫化时间tΠh再生时间tΠh硫容量WSΠ%1421825.192191910.4