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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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分子筛材料在煤气脱H2S中的研究进展

2022年 第01期
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作者:
郭燕
项裕桥
赵柏
王伟
李瑞丰
常丽萍
廖俊杰
单位:
太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室;太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室;宁波中科远东催化工程技术有限公司;太原理工大学化学化工学院
摘要:

焦炉煤气和高炉煤气是重要的二次能源,其中的含硫化合物不仅会造成环境污染,还会导致后续加工利用中的催化剂中毒,很大程度上限制了其后续利用,因此H2S的高效脱除是实现煤气清洁利用的必需途径。分子筛吸附脱硫技术因其具有操作简单、运行费用低、循环再生性好、使用寿命长等优点,在煤气脱硫领域具有广阔应用前景。本文对分子筛脱除H2S的相关研究和应用进行了综述,总结了脱除H2S的分子筛种类和特点,归纳了分子筛脱除H2S的机理,探讨了分子筛的改性对脱硫性能的影响,分析了煤气中的CO、CO2、H2O和O2等气体组分对H2S的竞争吸附作用,并基于分子筛脱硫机理及与其结构特性间的关联提出了分子筛吸附材料用于煤气净化的相关建议。结果表明,分子筛具有优异的择形选择性以及酸碱位、金属位可调性,被广泛应用于H2S的吸附脱除,用于脱除H2S的分子筛主要有斜发沸石、LTA型分子筛、FAU型分子筛、MFI型沸石分子筛、钛硅分子筛等;H2S在分子筛上的吸附机理与活性位密切相关,根据活性位点的不同,分子筛吸附剂可通过羟基吸附机理、碱金属解离机理、过渡金属配位机理和表面酸碱反应机理有效脱除H2S;分子筛晶体结构和表面物化性质不同,吸附H2S的机理也不相同;金属元素改性和表面酸碱位调控可有效提升其脱硫性能。煤气成分也会影响分子筛脱硫性能:H2O分子与H2S分子结构相似性,产生较强的竞争吸附;CO可与过渡金属离子,如Cu+等进行配位,从而产生竞争吸附;酸性气体CO2会与分子筛表面碱性位结合产生竞争吸附,此外还会与H2S反应生成COS;O2可引起单质硫的生成,给吸附剂再生带来困难。基于对已有研究的分析,指出今后研究中,需进一步明确吸附剂的构效关系及竞争吸附的内在机制,以及规模化气体净化中吸附H2S的动力学行为;在分子筛吸附剂应用开发过程中,需针对不同脱硫工况,匹配合适的吸附机理,使脱硫性能和再生性能达到最佳,避免或抑制煤气中其它组分对H2S的竞争吸附,同时兼顾成本是其未来发展的必由之路。

关键词:
煤气脱硫
H2S
分子筛吸附剂
脱硫机理
表面改性
竞争吸附
作者简介:
郭燕(1996-),女,山西运城人,博士生,主要从事气相脱硫方面的研究。E-mail: guoyan61107@163.com。
通讯作者:廖俊杰(1984-),男,河南信阳人,博士,副教授,主要从事含硫污染物控制与治理方面的研究。E-mail: liaojunjie@tyut.edu.cn;liaojjie@163.com
图表:
相关文章:
引用格式:
郭燕,项裕桥,赵柏,等.分子筛材料在煤气脱H2S中的研究进展[J].洁净煤技术,2022,28(1):175-186. GUO Yan, XIANG Yuqiao, ZHAO Bai,et al.Research advances on H2S removing over zeolites and its application in coal gas[J].Clean Coal Technology,2022,28(1):175-186.
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