干式催化還原脫硫技術(shù)

煙氣干式催化還原脫硫技術(shù)，是指在催化劑作用下，由還原劑直接將煙氣中的S0,還原為單質(zhì)硫的方法。這既是一種傳統(tǒng)的還原方法，也是在煙氣脫硫中不斷應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)。這技術(shù)的特點(diǎn)是:①還原劑來(lái)源方便，煙氣中所含多種還原性氣體，如H,、CO、CH,及許多烴類都是S0,的很好還原劑;②工藝簡(jiǎn)單，是一步完成的干法過(guò)程，不產(chǎn)生廢液或廢渣:③催化還原反應(yīng)最終產(chǎn)品為固態(tài)硫，因而運(yùn)輸及再利用方便。

催化還原脫硫法的工藝過(guò)程如圖12-4所示。將經(jīng)電除塵的煙氣先預(yù)熱至250~300℃。由于所用燃料及燃燒狀況不同，煙氣所含CO、H,的濃度也有差異，而且產(chǎn)生的 S0,濃度也會(huì)不同，因而要根據(jù) SO,含量及煙氣中CO、H,的濃度，調(diào)節(jié)并補(bǔ)充適量還原劑，所補(bǔ)充的還原劑可以是 CO、H,、H,S、CH,等。催化還原反應(yīng)溫度為 400℃。所用還原劑不同，脫除S0,的催化還原反應(yīng)機(jī)理不同，所使用的催化劑也有所區(qū)別。

圖12-4干式催化還原脫硫工藝過(guò)程

1.以CO 為還原劑的脫硫原理

在以 CO 作還原劑，將煙氣中 S02直接催化還原為單質(zhì)硫的主要反應(yīng)如下：

2CO+SO2催化劑 2CO2+1n Sn

CO+1n Sn→COS

2COS+SOn→2CO2+3n Sn

其中，n≥2。在高溫下，通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生的氣態(tài)硫(主要是S)可與CO作用生成羰基碗(COS)，COS可再與S0,反應(yīng)生成S。因COS是一種毒性比CO更大的氣體，因此反應(yīng)應(yīng)盡量減少COS的生成。

此外，煙氣中存在的水汽也可引起催化劑中毒，影響催化劑的使用性能，促進(jìn)下述反應(yīng)發(fā)生:

CO+H20-----> H2+CO2

COS+H2O----->H2S+CO2

H2+[S] ----->H2S

3n Sn+2H2O----->2H2S+SO2

少量氧氣的存在，也會(huì)影響催化劑的活性及選擇性。氧氣還會(huì)促進(jìn)氧化反應(yīng)，抑制還原反應(yīng)。因此，利用CO催化還原脫硫技術(shù)是否具有工業(yè)意義，關(guān)鍵是在于研發(fā)具有抗02、H2O中毒的催化劑。目前開發(fā)研究的催化劑有負(fù)載型金屬催化劑、復(fù)合金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑、鈣鈦礦型(CaTi0,)復(fù)合氧化物催化劑、金紅石型復(fù)合氧化物催化劑、螢石型復(fù)合氧化物催化劑等，所用催化劑載體主要為-A1,0,。

2.以 H,為還原劑的脫硫原理

使用 H,作還原劑時(shí)，如在經(jīng)硫化的Co-MO/AL,0,催化劑上，S02被H2還原的反應(yīng)過(guò)程大致為:

金屬硫化物表面:SO2+3H2--→H2S+2H20

Al203表面:SO2+2H3S→3S+2H20

總反應(yīng):S02+2H2->S+2H20

當(dāng)進(jìn)氣中H,:SO,=3(體積比)，反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，單質(zhì)硫的產(chǎn)率可大于80%，而且催化劑經(jīng)結(jié)合有10%的HS氣體預(yù)硫化后會(huì)有較高的活性、穩(wěn)定性及抗水蒸氣中毒的能力。

能用于氫還原法的催化劑品種較多，如Fe、N、Co、Ru等負(fù)載于 y-A1,0,上的催化劑都有一定的催化活性。如含 Ni 16%的 NiO/AL,0,催化劑，在進(jìn)氣 H,:SO,=2，反應(yīng)溫度為320℃的條件下，S0,的轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上。使用Ru/AL,0,催化劑也有相近的催化活性所用載體除 γ-A1,0,外，也有用 TO,、Si0,、Ce0,等，其中 TO,顯示較好的使用效果。

用氫氣還原法脫硫雖然過(guò)程簡(jiǎn)單，許多廢氣中也含有一定量的H,，但H,的補(bǔ)充，無(wú)論在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)确矫娑疾惶奖?，可操作性差，影響其工業(yè)化應(yīng)用。

3.以CH,為還原劑的脫硫方法

甲烷是無(wú)色無(wú)臭可燃?xì)怏w，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑等均不發(fā)生反應(yīng)，但在催化劑存在下也可發(fā)生氧化、熱解等反應(yīng)。用CH,催化還原 S0,的總反應(yīng)為：

CH4+2SO2催化劑 2S+CO2+2H2O

按熱力學(xué)分析，上述反應(yīng)的混合產(chǎn)物中，除S、CO2、H20外，還存在H2S、COS 及未反應(yīng)的 CH、S0,等。研究開發(fā)的催化劑有 MS,/AL,O;、Co,0 /AL,0,及螢石型催化劑等。但反應(yīng)溫度均較高(>600℃)，S0,脫除率不太高，仍處于研究開發(fā)中。

產(chǎn)品展示

產(chǎn)品詳情：

SSC-FROS連續(xù)流反應(yīng)體系的在線取樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在連續(xù)流的反應(yīng)體系下，產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物需要在線實(shí)時(shí)定量的進(jìn)入氣相色譜多次分析；因?yàn)闄z測(cè)的產(chǎn)物不同，需要同時(shí)進(jìn)入不同的檢測(cè)器分析，手動(dòng)操作無(wú)法滿足頻繁的實(shí)驗(yàn)需求，故鑫視科研發(fā)了連續(xù)流反應(yīng)體系實(shí)現(xiàn)了多樣品同時(shí)進(jìn)入不同的檢測(cè)器或GC，在無(wú)干擾實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)物的條件下，實(shí)時(shí)進(jìn)行全自動(dòng)取樣氣體產(chǎn)物，并將樣品轉(zhuǎn)移到GC分析管路中，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)多次分析。

SSC-FROS連續(xù)流反應(yīng)體系的在線取樣系統(tǒng)，可以配合微通道連續(xù)流反應(yīng)、固定床連續(xù)流反應(yīng)、玻璃反應(yīng)器、反應(yīng)釜、電催化反應(yīng)池、光催化反應(yīng)器等連續(xù)流反應(yīng)使用，可以應(yīng)用到催化評(píng)價(jià)、微流控反應(yīng)、連續(xù)流反應(yīng)、固定床、流化床、降解反應(yīng)、光催化、二氧化碳還原、光致熱反應(yīng)、光熱反應(yīng)等。