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干法脫硫使用氧化鐵脫硫劑的研究結論

干法脫硫使用氧化鐵脫硫劑的研究結論
發布人:眾仕聯環境工程      發布時間:19-03-26        瀏覽次數:
從電子、分子水平上闡明氧化鐵脫硫劑催化轉化在脫硫及再生過程中的熱力學和動力學機理,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,兩個氫原子奪取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a-Fe2O3(0001)表面的Fe頂位,我們稱之為“硫吸附表面”,在生成H2O的路徑中,a-Fe2O3(0001)表面的O原子被S原子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;
O2氣氛不僅可以再生硫化的脫硫劑,還可以修補脫硫劑表面的O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,且其步驟都是O2的解離。因此,降低O2解離的活化能有利于再生過程的進行。另外在O2的氣氛下,表面O空缺的修補很容易。因而在O2氣氛下再生,可有效的改善氧化鐵脫硫劑的脫硫性能。

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