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氧化鐵脫硫劑對H2S的脫除及脫硫再生機理

作者:管理員    發布于:2019-12-15

氧化鐵脫硫劑是廣泛使用的干法脫硫劑,通過構建兩種硫化的氧化鐵脫硫劑表面在O2氣氛下發生再生過程的氣固模型,得到了硫化的氧化鐵脫硫劑的再生機理。得出以下主要結論:

關于H2S與氧化鐵脫硫劑的脫硫過程,主要存在生成H2和生成H2O兩條脫硫路徑。研究表明,這兩條脫硫路徑是競爭性的。在脫硫過程中,氧化鐵脫硫劑起到了兩種作用:一方面,在H2S的解離過程中,氧化鐵脫硫劑起催化劑作用并生成H2;另一方面,在生成H2O的路徑中,兩個氫原子奪去了氧化鐵脫硫劑表面的O原子,同時S原子填補了被奪取的O原子所在的位置,氧化鐵脫硫劑參與了反應,起到了反應物的作用。

經過兩條不同的脫硫路徑會產生兩種硫化表面,在生成H2的路徑中,S原子吸附在表面的Fe頂位,我們稱之為“硫吸附表面”,在生成H2O的路徑中,表面的O原子的替代導致脫硫劑的降解,我們稱之為“含硫表面”。

無論脫硫過程生成的產物是H2還是H2O,H2S在表面的解離是脫硫過程中所經歷的共同步驟。在脫硫過程中含硫表面的形成會導致H2S脫硫劑表面的解離活化能壘升高,對脫硫過程不利。在脫硫劑表面摻雜第二金屬Co、Cu和Zn可以有效的降低H2S在氧化鐵脫硫劑表面解離的活化能,有利于脫硫過程的進行。

氧化鐵表面的原子空缺會影響其脫硫性能。表面Fe空缺的存在可以有效的降低H2S解離的活化能,有利于脫硫過程的進行,而表面O空缺的存在導致表面金屬活性位消失,對脫硫過程不利;

氧氣不僅可以再生硫化的脫硫劑,還可以修補脫硫劑表面的氧空缺。氧化鐵脫硫劑兩種硫化表面都存在兩條相互競爭的再生路徑,且其決速步驟都是氧氣的解離。因此,降低氧氣解離。因此,降低氧氣解離的活化能有利于再生過程的進行。另外在氧氣的氣氛下,表面氧空缺的修補很容易。因而在氧氣下再生,可有效的改善氧化鐵脫硫劑的脫硫性能。



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