耐冲击强化试验中颗粒完整 ,抗压碎强度保持不变 ,
解决了氧化铁脱硫剂长期存在的强度差 、
遇水易粉化
等问题 ,并可在高压下使用。 EF
22脱硫剂的穿透硫
容是国内同类产品的 3～5倍 ,可达 20% ～30% ,其使
用寿命也高出 2～3倍 ,特别适用于精脱 H
2
S。
1. 3 活性炭脱硫工艺
活性炭是有多孔结构和对气体 、
蒸汽或胶态固
体有强大吸附作用的炭 。活性炭脱硫已有 60余年
历史 ,至今已广泛用于小合成氨脱硫 ,天然气脱硫等
装置 。活性炭脱硫剂具有硫容高 、
允许气速高 、
操作
安全 、
环境接受性好等特点
[ 11 ]
。
活性炭利用表面活性基团的催化作用 ,使气体
中的 H
2
S与 O
2
发生反应 ,反应方程式如下
2H
2
S +O
2
= 2S + 2H
2
O
(1)
2
脱硫剂的优选
2. 1 氧化铁型脱硫剂评价
2. 1. 1 分析方法
H
2
S常 量 分 析 采 用 汞 量 法 分 析 , 相 对 误 差 <
10%。
穿透硫容的评价条件是 ,原粒度 < (3～45) mm ×
(3～5) mm,装量 30 mL,高径比 1. 1～1. 3,空速 1 000
h
- 1
,常压、
反应温度 30 ℃,水饱和器温度 30 ℃。原料
气组成为 H
2
S和 N
2
,进口 H
2
S质量浓度 3 000 mg /m
3
。
2. 1. 2 实验流程
将水饱和器和反应管放置于恒温水浴中升温至
实验所需温度 ,待温度恒定后 ,打开钢瓶通入含 H
2
S
的气体 ,同时开始计时。每小时用微量硫分析仪测定
一次反应器出口气中 H
2
S含量 , 5 h后改为每 30 m in
测定一次 ,当出口质量浓度明显上升时改为每隔 10
m in测定一次 ,待出口气中 H
2
S质量浓度连续 3次测
定大于 20 mg/m
3
时 ,即认为脱硫剂已穿透 ,从开始通
气到穿透的时间为通气时间 。根据进出口 H
2
S质量
浓度、
空速和通气时间 ,按下式计算穿透硫容
W
s
。
W
s
=
32 ×
( C
1
- C
2
)
×
S
V
×
t /m
×10
12
(
2
)
式中
, C
1
、
C
2
—进出口 H
2
S质量浓度 , g /m
3
;
S
V
—空
速 , h
- 1
;
t
—通气时间 , h;
m
—脱硫剂质量 , mg。
2. 1. 3 实验结果
通过对几种常用的氧化铁脱硫剂的实验 ,得出
了在相同条件下它们的单程脱硫情况 ,结果见表 1。
从表 1可以看出 ,氧化铁脱硫剂中 EF
22精脱硫剂
性能最好 ,以下对 EF
22作进一步分析。
表
1
不同牌号氧化铁脱硫剂穿透硫容的比较
脱硫剂
EF
2
2
Sulfatreat
CT
2
8A
TG
2
1
T501
硫容
/ %
22. 5
16. 1
18. 2
8. 1
5. 0
2. 1. 4 工艺参数对 EF
22脱硫性能的影响
为研究温度 、
空速、H
2
S含量对 EF
22穿透硫容的
影响 ,设计了 500、1 000、1 500、2 000、2 500 h
- 1
共 5个
空速值 , 10、30、50、70、90、110 ℃共 6个温度值 , 2 000、
4 000、
6 000、8 000、10 000 mg /m
3
共 5个 H
2
S质量浓
度值 。测量 EF
22在不同工艺参数下的穿透硫容。
(1) 空速对穿透硫容的影响
EF
22精脱硫剂的穿透硫容随空速增大而下降 ,
空速每增加 1倍 ,硫容下降约 20% ～30%。一般工
业应用空速均取 1 000 h
- 1
,在该空速下 , EF
22精脱
硫剂仍具有较高的硫容 。
(2) 温度对穿透硫容的影响
当水汽含量一定 ,无论处于不饱和状态或饱和状
态时 ,穿透硫容受反应温度影响较小 ,反应温度从 10
℃上升至 110 ℃,硫容下降约 3. 0% ～3. 8%。这说明
EF
22精脱硫剂可在 10～110 ℃温度范围内使用
[ 12 ]
。
(3) H
2
S质量浓度对穿透硫容的影响
气源中 H
2
S质量浓度对 EF
22精脱硫剂的穿透
硫容影响较小 , H
2
S质量浓度每增加 1倍 ,硫容增长
2% ～4% ,即在一定条件下增加反应物 H
2
S的质量
浓度有利于脱硫反应进行 。
2. 2 活性炭脱硫剂评价
2. 2. 1 分析方法
硫化氢质量浓度为 3 000 mg/m
3
。
氧气质量浓度 :氧气用 102色谱仪分析 ,以氢气
作载气 ,热导池检测器 ,色谱柱为 <3 mm ×1 000 mm
的不锈钢柱 , 60～80目 5A 分子筛为载体 。
2. 2. 2 试验流程
反应器内径为 6 mm 的玻璃管 ,采用恒温水浴 。
试验中脱硫剂用量为 1 g左右 ,床层高度约 50 mm。
气体的湿度通过调节干气和被水饱和的气体的
相对流量 ,利用干湿温度计测量 。
试验过程中 ,先将不含硫化氢但稍大于设定条
件的氧气和湿度的混合气体通过反应器 ,以保证反
应中氧气浓度恒定 ,并使水在活性炭和原料气之间
尽可能达到吸附平衡 。然后按要求的反应条件配制
含一定浓度的硫化氢原料气 ,通过三通阀 ,反应开
0
2
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西南石油大学学报
(
自然科学版
)
2008
年