催化裂化再生煙氣硫轉(zhuǎn)移劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究.pdf

1、隨著各國工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境污染日益突出,其中硫氧化物是當(dāng)今世界環(huán)境污染的主要有害氣體之一。對(duì)于煉化企業(yè)來說,催化裂化(FCC)再生煙氣中的硫氧化物與其中的水蒸汽作用后,增加了對(duì)再生器及其他設(shè)備的腐蝕;排放到空氣中的硫氧化物會(huì)造成酸雨,對(duì)人體及生態(tài)產(chǎn)生巨大影響。而近年來隨著FCC加工原料中含硫量的提高和環(huán)保法規(guī)對(duì)污染物排放的嚴(yán)格限制,降低催化裂化再生煙氣中SO2的排放問題倍受關(guān)注。其中添加2‰3％的尖晶石體系的硫轉(zhuǎn)移劑是最為廉價(jià)且有效的

2、手段,但由于尖晶石偏堿性、氧化活性組分價(jià)格昂貴、還原性能不佳等問題,影響了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化深度、產(chǎn)物分布及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 因此,在保證對(duì)主催化劑影響較小的情況下,適當(dāng)添加硫轉(zhuǎn)移劑,能有效降低SO2排放量。本論文主要從兩方面開展研究:一是增強(qiáng)硫轉(zhuǎn)移劑的氧化能力,使SO2氧化成SO3更迅速,初步探索新型廉價(jià)的硫轉(zhuǎn)移劑組成及性能;二是提高硫轉(zhuǎn)移劑的還原性能,并分析還原氣氛與還原產(chǎn)物之間的關(guān)系。
　　 本論文首先探討了酸膠溶法

3、制備的不同氧化活性組分硫轉(zhuǎn)移劑的組成及性能;考察了錳對(duì)鎂、鋁、鐵型尖晶石的硫轉(zhuǎn)移性能影響;對(duì)酸膠溶法制備的M/MnAl混合氧化物類硫轉(zhuǎn)移劑,探索了該新型硫轉(zhuǎn)移劑的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系;探討了一氧化碳對(duì)氧化吸附的影響。研究結(jié)果表明:銅是較好的脫硫活性組分;CO存在時(shí),硫轉(zhuǎn)移劑吸附SO2的活性沒有明顯降低,其還原性能不明顯。
　　 增加硫轉(zhuǎn)移劑的脫硫能力,不僅要考慮廉價(jià)高效的氧化活性組分對(duì)脫硫性能的影響,也應(yīng)該考慮硫轉(zhuǎn)移劑的比表面積和孔

4、結(jié)構(gòu)的影響。本研究通過考察制備方法及完善制備條件,增大比表面積,促進(jìn)二氧化硫和表面活性位的接觸,改善硫轉(zhuǎn)移劑的氧化吸附性能和還原脫附性能。研究結(jié)果表明;較大的比表面積及合適的孔容,脫硫效果較好。
　　 為了研究硫轉(zhuǎn)移劑中硫酸鹽物種的還原產(chǎn)物與表面結(jié)構(gòu)的關(guān)系,在組合式脈沖還原裝置上,進(jìn)行硫轉(zhuǎn)移劑的脈沖還原反應(yīng),原位檢測(cè)還原產(chǎn)物,對(duì)比分析還原氣氛與還原產(chǎn)物之間的關(guān)系。完善了A.Bhattacharyya等人提出的氧化反應(yīng)機(jī)理,在此基

5、礎(chǔ)上推斷出新的還原反應(yīng)機(jī)理,綜合考慮H2S和SO2的信號(hào)強(qiáng)度及還原溫度,明確了實(shí)驗(yàn)選取的三種還原氣體還原能力的差別。
　　 采用巨正則系綜蒙特卡洛方法建立吸附模型,模擬計(jì)算了SO2、SO3在不同金屬表面的吸附位、吸附微觀構(gòu)型及能量結(jié)構(gòu)等性質(zhì)。從計(jì)算結(jié)果看,單組分SO2在MgO(200)晶面的吸附性能更強(qiáng),主要吸附在鎂原子晶面附近;S03分子主要吸附在鋁原子晶面附近。混合組分中SO2對(duì)SO3在MgO(200)表面的吸附位具有很大的