【文章內(nèi)容簡介】 TC22主要成分 ZnO ZnO 外觀 淺黃色條 淺灰色條 白色條 藍灰色條規(guī)格 φ44～10 φ44～8 φ54～10 φ34～10堆密度 ～ ～強度 ＞40 ＞40 ＞40 ＞40磨耗 ＜5 操作溫度 200～400 100～300 10～40 30～100操作壓力 ～ 常壓～ 不限 常壓～操作空速 3000 2000 1000 常壓下500～1000加壓下1000～1500汽/氣 0～1 穿透硫容 ＞22（22℃） ＞13（150℃） ＞10 飽和硫容（kg/m3）＞100（40℃）出口硫 ＜ ＜ 入口1～5出口＜ 入口3～5出口＜備注 適于不含噻吩的水煤氣合成氣等氣體脫硫 適于不含噻吩的水煤氣合成等氣體脫硫 主要在常溫下甲醇原料氣精脫硫 主要在常溫下甲醇原料氣精脫硫2． 原理1) 脫硫反應 氧化鋅脫硫劑能直接吸收硫化氫和硫醇生成硫化鋅，反應式如下：H2S+ZnO===ZnS+H2O （3—1）C2H5SH+ZnO===ZnS+C2H5OH （3—2）C2H5SH+ZnO===ZnS+C2H4+H2O （3—3） 當氣體中有氫存在時，硫氧化碳、二硫化碳等有機硫化物先轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后再被氧化鋅吸收，反應式如下：COS+H2===H2S+CO （3—4）CS2+4H2===2H2S+CH4 （3—5） 氧化鋅脫硫劑對噻吩的轉(zhuǎn)化能力很低，也不能直接吸收，因此單用氧化鋅不能將全部有機硫化物除盡。應當指出，有機硫一般是在350～450℃溫度范圍被脫除，但在此溫度下噻吩不易分解，所以氧化鋅 基本上不能用來脫除噻吩，因此噻吩族被列如“非反性硫應”。2) 脫硫反應的平衡與速度反應（3—1）的平衡常數(shù)列于表31中。水蒸氣濃度和溫度對硫化氫濃度的影響如表32所示。表31溫度/℃ kp=p(H2O)/P(H2S) 溫度/℃ kp=p(H2O)/P(H2S)200 108 360 1．569106240 4．605107 400 6．648105280 1．268107 440 3．101105320 4．157106 480 1．568105表32水蒸氣/％ 溫度/℃ 200 300 350 4000．5 0．000025 0．0008 0．0029 0．0092 0．00027 0．008 0．030 0．09510 0．00055 0．18 0．065 0．2230 0．0021 0．070 0．250 0．7750 0．005 0．160 0．580 1．80 由兩表可見：平衡常數(shù)是隨溫度的遞增而遞增,但400℃時,Kp仍很大,這就說明在工業(yè)使用條件下,為什么氧化鋅脫硫精度可以達到常規(guī)化學分析難以檢測的程度,氧化鋅脫除硫化氫的反應平衡常數(shù)很大，硫化氫平衡濃度很低，所以氧化鋅法是一種效果很好的脫硫方法；溫度越低，水蒸氣含量越少，則平衡常數(shù)越大，硫化氫平衡濃度越低，對脫硫反應也越有利。吸收硫化氫的反應在常溫下就可以進行，隨著溫度的升高，反應速度顯著加快，而吸收有機硫的反應在較高的溫度下才能進行，故我們采用中溫氧化鋅脫硫劑。氧化鋅脫硫的化學反應速度很快，而硫化物由脫硫劑的外表面通過毛細孔達到脫硫劑內(nèi)表面的內(nèi)擴散速度較慢，是影響脫硫過程反應速度的控制步驟。因此，脫硫劑粒度小，孔隙率大，有利于反應的進行。同樣，壓力高也可以提高反應速度和脫硫劑的利用率3． 脫硫劑氧化鋅脫硫劑是以氧化鋅為主體（約占80％左右），并添加少量氧化錳、氧化銅或氧化鎂等助劑。國產(chǎn)T302型氧化鋅脫硫劑的主要性能如下：粒度 ～4mm 適宜溫度 200～350℃堆密度 ～ 硫容量（質(zhì)量） 15％～25％機械強度 ＞ 出口氣體含硫量 小于1cm3/m3氧化鋅脫硫劑不需還原，升溫后即可使用。但含有氧化錳時，為使脫硫劑具有較高的活性，在使用前須經(jīng)還原處理，用氫氣或一氧化碳將脫硫劑中的四價錳還原成二價錳，反應式如下：MnO2+H2===MnO+H2O+QMnO2+CO===MnO+CO2+Q由于脫硫劑中錳的含量很少，因而放出的熱量也較少。在升溫還原過程中，升溫速度一般要求控制在10～15℃/h。為了排除脫硫劑中吸附水，在120℃恒溫4h。當溫度升至160℃時，脫硫劑開始還原，溫度升到260℃時恒溫10h，還原即告結束。隨后將溫度、壓力、空速調(diào)整到正常操作狀態(tài)，投入生產(chǎn)。停車時，將氧化鋅脫硫劑降至常溫、常壓后即可卸出，不需進行鈍化處理。氧化鋅脫硫劑遇水后容易破碎，并極易和油類、不飽和烴及砷、磷、硫的化合物作用，降低或者失去脫硫性能。二、常溫氧化鐵法常溫下，氧化鐵（Fe2O3）的α水合物和γ水合物具有脫硫作用,它與硫化氫發(fā)生下列反應。Fe2O3?H2O+3H2S===Fe2?H2O+3H2O （1）Fe2?H2O+3H2S===2FeS?H2O+4H2O （2） 當脫硫劑呈堿性時，脫硫反應按式（1）進行；當脫硫劑呈酸性或中性時，脫硫反應則按式（2）進行。在堿性水膜存在下，脫硫反應大致經(jīng)過以下幾個過程。① 硫化氫分子通過氣固界面上的氣膜，擴散到氧化鐵水合物表面；② 通過脫硫劑的微孔向內(nèi)部擴散③ 硫化氫溶解于氧化鐵表面的水膜中，并離解成HS、S2離子；④ HS、S2離子與水合氧化鐵的晶格氧（OH，O）相互轉(zhuǎn)換，生成Fe2S3?H2O。⑤ 晶格重排，水合氧化鐵的針形及立方形結構轉(zhuǎn)變?yōu)樗狭蚧F的單斜晶體；⑥ 生成的表層硫化鐵與內(nèi)層的氧化鐵繼續(xù)吸收硫化氫。在有氧存在下，生成的硫化鐵發(fā)生氧化反應，析出硫磺，該反應稱為再生。Fe2S3?H2O+3/2O2===Fe2O3?H2O+3S （3）2FeS+3/2O2+H2O===Fe2O3?H2O+2S （4）按式（3）進行的再生反應速度很快，再生也較徹底，而按式（4）進行的再生反應在常溫下很難進行，不僅反應速度慢，而且再生也不完全。因此，應使脫硫反應在堿性條件下進行。據(jù)研究，如果在被脫硫的氣體中含有氧，則脫硫、再生反應可基本同步進行。氧化鐵脫硫劑的物化性質(zhì)及使用條件列于表33中。型號 STB01 SB1(T501) TG2 TG3 TG4 TG5 TGF物化性能 外況 褐色 棕黃色 紅褐 紅褐 紅褐 紅褐 褐黑 規(guī)格/mm φ5～65～15 φ55～15 φ55～15 φ55～15 φ55～15 φ55～10 葉片狀 堆密度/（kg/m3） 700～800 800～850 750～850 800～900 650～750 720～820 300～600 側(cè)壓強度/（N/cm） ≥50 ≥35 ≥40 ≥45 ≥40 ≥40 172?！? 孔隙率/％ 47 50 50 55 53 70 比表面積（m2/g） 80 ＞50 90 110 70 150 50 孔容（ml/g） ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～使用條件 空速/h1 脫硫 300～800 300～1000 300～800 300～1000 300～1500 500～1000 50～150 再生 ～140 ～140 ～150 ～50 壓力/MPa 脫硫 常壓～20 常壓～20 常壓～ 常壓～ 常壓～ 常壓～ 常壓～ 再生 常壓 常壓 常壓 160