氧化铁法是一种古老干式脱硫法，早先用城市煤气净化，改进的干箱铁碱法，只用于城市煤气及中、小型尿素装置CO2脱H2S，同时近几十年国内对氧化铁法经多次改进及研究，应用范围逐渐扩大，目前氧化铁法脱硫已从常温扩大到中温，高温领域，为此我公四开发部会同长春工业大学化工学院联合成立干法脱硫专题组，在JNT-1型常温氧化铁脱硫剂基础上，相继推出了JNT-2型宽温复合氧化铁脱硫剂（Fe-Zn-Ca系），同时对高温煤气脱除硫化氢的复合氧化铁进行测流实验及工业化应用放大实验，到目前为止已解决了JNT-2型宽温复合氧化铁（Fe-Zn-Ca系）在工业应用中还原速率的选择和脱硫速率最佳空速的选择，因为中温氧化铁脱硫剂和高温氧化铁脱硫剂在不同气源组份（或气氛中）在使用之前，一般需经含有一定比例的H2和CO的气体在170℃～300℃下进行较长时间的充分还原，方可进行正常脱硫，据我们研究在300℃～450℃下（西北化工研究，太原煤化所，提供这方面的相图），氧化铁会依此被还原为Fe3O4 → FeO → Fe, 而当还原出现FeO或Fe时，脱硫剂活性则显著下降，由于还原反应为放热反应，故还原介质的含量，还原温度及压力等因素的微小变化均能引起脱硫剂超温，造成还原温度过度甚至烧毁，其中，以还原温度的影响最为明显，而脱硫速率则与原料气中的硫含量以及使用空速有关，鉴于上述问题，我们结合工厂的实际，当复合氧化铁用于含有一定量还原性介质的原料气（如半水煤气、城市煤气、合成气等）脱硫时，拟采用在一定的时间内逐渐升温还原（少量还原）至脱硫温度（270℃）。然后在正常的脱硫过程中继续进行还原的工艺。故可避免因反应激烈而引起的超温现象，这里关健因素要解决好还原速率与脱硫速率的平衡控制问题，即建立还原速率和脱硫速率相关的数学模型。由实验结果表明，氧化铁脱硫剂在还原反应中，由于原料气中还原介质的含量一般都很高，而反应消耗的还原介质却很少，故空速的变化对还原速率的影响极小，可忽略不计，而在脱硫反应中，空速的变化直接影响到单位时间内脱硫量的多少，故与脱硫速率成正比，此外，该脱硫剂的还原速率和脱硫速率还与反应界面的组成与大小有关，均成正比关系。由此可 以得出氧化铁脱硫剂在还原和脱硫同时进行时各自得动力学方程：
dR1/dt=K1CmSP=V1 R1—还原量；K1—还原速率常数；Cm—还原介质含量；Sp—还原反应界面；V1—还原速率。
dR2/dt=K2GnSqH=V2 R2—脱硫量；K2—脱硫速率常数；Gn—硫含量；Sq—脱硫反应界面；H—脱硫空速；V2—脱硫速率。
因此： （数学推导过程略）
则结果：V1(T1+T2)=V2(T1+H2/H1T2) （计算机程序省略）
进行实验得到相关数据进行关联，计算出一般最佳空速1200h-1,硫容可达到21%。
(编辑：韦唯敏) |
