(学位论文)中高温煤气脱硫的实验研究_图文

导读:中高温煤气脱硫的实验研究,上海大学硕士学位论文,一种是使用焦炉煤气中对氧的氧势条件下势的估算值,另一种是假设煤气中H2含量为50%,根据前面对各金属氧化物在焦炉煤气气氛下的稳定性分析可知,因此氧化铜和氧化铁在煤气气氛的条件下应该用第三种类型的反应关系式来计算平衡态的硫,中高温煤气脱硫的实验研究上海大学硕士学位论文(一)2MO(s)+S2(g)=2MS(s)+02(g)型反应符合此种反应式的金属

(学位论文)中高温煤气脱硫的实验研究_图文

中高温煤气脱硫的实验研究

上海大学硕士学位论文

(一)2MO(s)+S2(g)=2MS(s)+02(g)型反应

符合此种反应式的金属氧化物主要有MnO、ZnO、BaO和CaO,该反应的

热力学平衡常数为K2等,则109&=log吃一logK

(3.7)

将(3.5)、(3.6)式代入(3.7)式可把决定系统的氧势与硫势大小的关系由P02和Ps2间的关系转换为由气体中的H20(g)、H2(g)和H2S(g)、H2(g)相互间关系来表示:

log(q’n2):109(.磐)+llogK+7.355?Pn2s纯∞

(3.8)

表3.4列出了脱硫反应中的氧势和硫势关系符合(3.8)式的金属氧化物在800"(2下的反应平衡常数K值。把表中各平衡常数K值代入(3.8)式计算出氧化物在两种氧势条件下计算出反应平衡态的硫化氢浓度,一种是使用焦炉煤气中对氧的氧势条件下势的估算值,当妒(呸)250%,即;豸2M5,109‘;芸2-)势的估算值,削呸)-50%’即嚣-845,log(静=2.927的氧势条件下计算的平衡浓度值;另一种是假设煤气中H2含量为50%,H20含量为5%时,

即log(!窒L):l的氧势条件下计算的硫化氢平衡浓度值。800℃下各氧化物与硫化

华H1p

氢反应平衡态的浓度大小具体计算结果见表3-5。

表3.4几种氧化物在800℃下反应的平衡常数K

温度(℃)

Mno

800

2.65x10。lo

平衡常数(K=P02/Ps2)

ZnO2.58x10—8

BaO1.39x100

CaO2.66x10.9

表3-5几种氧化物在不同氧势条件下反应平衡态H2S的浓度(ppm)

氧势条件MnO

ZnOBaOCaO

Iog(堕。):2.927

qDn:o

1.60.430.000晓0.5l

log(旦L):1

妒Ⅳ20

13636.20.01942.8

在800℃F,以氧化锰为例来表不根据优势区相图估算氧化物在不同氧势条件下所能获得的平衡态硫化氢浓度的过程。根据氧化锰的反应式:

2MnO(s)+S2(g)=2MnS(s)+02(g)并以决定氧势大小log%与决定硫势大

小logPs:分别为横轴和纵轴绘出Mn—S-0优势区相图?同时根据表3-3中所列

lo如与嗉…。幽轴g(砻数值对应烁绘出以蛾砻表示的

上横轴,以log(』马表示的右纵轴,见图3.3。若知道l。g(兰L)的大小,即可估

掣Hts

tPHt0

算出l。g(兰生)的范围,也即可以计算出平衡态的硫化氢浓度。800℃时,当气氛

‰5

中妒(必)=5。%时,由log(砻的值为l ̄2.9,对应图中可得log(嚣)的值大概

为3.6-'-5.6,计算出妒(日2s)=O.50/105+‰.50/103?6=1.3—126ppm。这与通过直接计

算出的平衡杰硫化氧浓度范围基本吻合。

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图3-3800℃下MnO脱硫反应的优势区相图

(二)肘D(s)+S2(g)=MOzS2(s)+Oz(g)型反应

符合该形式的脱硫反应式的典型代表是氧化铈以Ce01.72的形式脱除硫化氢的反应式:4CeO,.720)-4-最(g)=2C岛02SO)+1.4402(g)

该反应的热力学平衡常数为肛专2葡2而菅

。,%1m(%/100)1崩

1∥斛仍

崦鸭21.44崦%一log(7.6K)

(3.9)

将(3.5)、(3.6)式代入(3.9)式可把系统的氧势与硫势的关系转换为由气体中的

H20(g)、H2(g)和H2S(g)、H2(g)相互间的关系来表示:

l砥-!蔓):1.44109(堕)+llog(7.6h3+11.1

9H’s

9H’o

(3.10)

根据(3.10)式可计算出CeO一800"C时在两种氧势条件下反应平衡态的硫化氢浓度,具体计算结果可见表3-6。

表3.6CeOIm在两种氧势条件下反应平衡态硫化氢的浓度(ppm)

同时对照800℃时的Cc.O.S优势区相图见图3.4,可知:

当气氛中妒(马)=5。%时,由log(砻的值为1 ̄2.927,对应图中可得log(砻的值大概为3.1 ̄6.0,计算出伊(HzD=0.50/10‰.50/l

031=o.5~397ppm?

这与通过直接计算出的平衡态硫化氢浓度范围是相一致的。

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图3-4800"0时氧化铈脱硫反应的优势区相图分析

(--)M(5)+H2S(g)=MS(s)+H2(g)型反应

根据前面对各金属氧化物在焦炉煤气气氛下的稳定性分析可知,氧化铜和氧化铁在该气氛下已被还原为金属铜和铁,所以起主要脱硫作用的也应为金属铜和铁。因此氧化铜和氧化铁在煤气气氛的条件下应该用第三种类型的反应关系式来计算平衡态的硫化氢浓度值。

该反_应自q热力学平衡常数为小意2嚣则‰=等该反应的热力学平衡常数为小惫2嚣则‰=等@Ⅲ

(3.11)

当妒(马)=50%时,根据(3.11)式可计算出800'CT两种氧化物反应平衡态的

硫化氢浓度,具体计算结果可见表3.7。

表3-7800℃下两种氧化物在州H0=50%时I-12S的平衡浓度

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