天然气原位再生型液体复合脱硫剂研制

针对油气井钻井完井测试期间作业时间短、搬迁频繁,现有的干法或湿法脱硫工艺需要的设备繁多、工艺复杂、建安周期长及其操作困难的情况,利用自氧化、自还原的特种化合物与变价金属离子催化剂相结合,研制了一种原位再生型液体复合脱硫剂,通过对该脱硫剂的催化剂浓度、pH值、二氧化碳及温度等指标,对脱硫效果的影响进行了实验研究。结果表明:pH值在8~13间的硫容不低于330 g/L,在脱硫剂中金属离子催化剂质量浓度不低于500 mg/L时,脱硫效率大于99.9%,二氧化碳含量小于27%时,对硫容质量分数的影响小于3%;该脱硫剂具有反应快、硫容大、适应性强、选择性强和装填方便的特点,为油气井钻井完井测试期间天然气脱硫提供了一种新手段,为天然气原位再生型液体复合脱硫剂推广应用奠定了基础。

废锌基脱硫剂与铜锌基催化剂协同真空碳热提取锌

针对废锌基脱硫剂及铜锌基催化剂中金属提取工艺流程长、污染物产生量大的问题,提出了利用真空碳热还原方法将两种物料中铜和锌实现高效、清洁协同分离利用的技术思路。在对废脱硫剂、铜锌基催化剂化学成分及主要物相检测的基础上进行了真空碳热协同提取分离铜和锌的实验研究,通过调整加热温度、保温时间、配料比等获得了较优的锌挥发工艺条件,并深入分析了工艺机理。研究结果表明,以ZnS为主要物相的废脱硫剂和以CuO和ZnO为主要物相的废铜锌基催化剂协同在真空碳热还原时可有效地将两种物料中的锌充分还原挥发。铜锌基催化剂、脱硫剂及碳以C∶(ZnO+CuO)=1∶1 (摩尔比)、CuO∶ZnS=2∶1 (摩尔比)的配料组成混合物料,加热至1100℃保温60min,锌的还原挥发率可达到99.56%,还原渣中铜品位可达到59.46%,还原渣中铜主要为Cu_(1.96)S,可作为冰铜吹炼原料使用。

催化重整工艺脱硫剂脱硫效果的研究

制备了催化重整工艺脱硫剂。确定了活性组分最佳氧化铜质量分数及添加助剂种类,考察了制备工艺、样品孔隙率参数对脱硫效果的影响。同时也考察了工业应用中原料浓度、空速及水质量浓度对脱硫的影响。

使用黏结剂和造孔剂对粒状干法脱硫剂调控的研究进展

随着“碳达峰”“碳中和”目标的提出,促使企业更加关注SO_(2)的脱除问题。由于干法粒状脱硫剂材料廉价易得、制备方法简单、脱硫性能高、制备过程易于操作等特点,干法粒状脱硫工艺将成为未来烟气脱硫的发展趋势。介绍了干法粒状脱硫剂中需要使用的黏结剂和造孔剂,在脱硫剂中添加黏结剂可以增加脱硫剂的机械强度和脱硫效率,使脱硫剂不易粉化;在脱硫剂中添加造孔剂可以提高其比表面积和孔隙率,从而增加脱硫剂与SO_(2)的接触机会,进而提高脱硫效率。在干法粒状脱硫剂中添加廉价易得的黏结剂和造孔剂,提高脱硫剂的脱硫效率、降低成本是今后的发展方向。

基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测

KR搅拌法是铁水预脱硫的重要工艺之一,但在脱硫过程中脱硫剂的加入量主要依赖于人工经验控制,导致一次脱硫命中率较低,铸坯质量不稳定。为准确控制脱硫剂加入量,提高一次脱硫命中率,提出一种基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测方法。首先,进行数据清洗,采用LOF算法结合专家经验剔除异常值。其次,采用最大信息系数结合斯皮尔曼秩相关系数进行特征筛选。最后,引入堆叠集成算法,基于评价指标和误差相关性分析优选模型的不同基学习器,并采用Optuna算法为基学习器寻找最优参数组合,建立异质堆叠集成预测模型。以现场采集的脱硫数据作为样本进行实例分析,结果表明,模型的决定系数(R^(2))为91.6%,均方根误差(RMSE)为197.79,平均绝对误差(MAE)为117.14,平均绝对百分比误差(MAPE)为6.95%。

基于集成学习的脱硫剂加入量预测方法

为解决铁水预脱硫过程中脱硫剂加入量控制问题,提出一种基于集成学习的脱硫剂加入量预测方法。首先,对原始数据进行预处理,将空值、重复值、0值以及不符合工艺规范的数据行删除,并使用LOF算法结合专家经验剔除异常值;其次,基于GBDT算法计算每个输入特征的重要性占比,进行特征筛选;最后,采用Optuna超参数自动寻优框架对预测模型调优,寻找最佳超参数组合,预测脱硫剂加入量。利用某钢厂铁水预处理过程中的实际生产数据,分别采用XGBoost、RF、GBDT以及LightGBM等方法构建预测模型并进行对比试验。其中XGBoost模型的拟合精度(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)以及平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.8962、198.245、119.726以及7.897%,相较于其它模型均是最优。

复合金属氧化物固体脱硫剂对烟气脱硫反应性能的研究

目的研究Fe、Ce金属助剂添加量及工艺条件对复合金属氧化物脱硫反应活性的影响,以有效提高固体脱硫剂的硫容及再生反应性能。方法基于氧化吸附和还原再生反应机理,利用控制变量法考查了活性金属助剂添加量、体积空速、反应温度、原料气组成和还原气类型等工艺条件对反应性能的影响。结果在反应温度为500℃、体积空速为3000 h^(−1)的条件下,当Fe_(2)O_(3)和Ce_(2)O_(3)的添加量(w)分别为2a%和3b%时,固体脱硫剂硫容(w)可高达24.0%,还原反应时间为65 min。另外,降低体积空速、升高反应温度、降低SO_(2)含量或提高O_(2)含量可进一步提高固体脱硫剂的硫容。还原气的类型对再生反应过程也有很大的影响。结论明确了金属助剂及工艺反应条件对脱硫反应活性的影响,可为高温可再生固体脱硫剂的研发及工业应用提供理论指导。

天然气湿法脱硫剂的研究进展

概述了国内外天然气含硫标准,在此基础上综述了湿法脱除硫化氢脱硫剂(络合铁法、胺法、离子液体法、生物法)的最新研究和应用进展;详细总结了各种脱硫剂的作用原理;就现阶段不同湿法脱硫化氢脱硫剂脱硫过程中存在的问题及今后的研究方向进行了分析和展望,为推进天然气脱硫化氢脱硫剂研发提供理论及实践指导。

大孔对ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂常温脱硫性能的影响机制

煤化工行业作为我国主要的碳排放源,在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分,对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂,但受动力学的限制,其在常温下的脱硫活性非常低,无法满足工业应用要求。孔扩散是氧化锌与H_(2)S反应发生的前提,但目前鲜有报道研究孔径,特别是大孔对脱硫性能的影响及影响机制。基于此,采用溶胶凝胶法和胶晶模板法分别制备了以介孔为主和以大孔为主的ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂,探究了大孔结构的引入对其常温脱硫性能的影响。研究表明,尽管大孔的引入会增加脱硫剂的比表面积、强化表面碱性、提高氧化锌的分散性以及增加脱硫剂中氧空位浓度,但会导致脱硫剂脱硫性能大幅下降。介孔脱硫剂的穿透硫容为151.9 mg/g,是大孔脱硫剂的脱硫性能的2.3倍。这是因为大孔结构不稳定,在脱硫过程中易坍塌,阻碍了氧化锌反应位点的获取。气氛中的水汽在大孔表面不利于凝聚成水膜,进而抑制了脱硫反应的发生。更为重要的是,大孔制备过程中由于模板剂的燃烧会释放大量热,致使SiO_(2)网络发生深度交联,从而减小了脱硫剂中的介孔孔径。较小的介孔孔径导致其表面物理吸附水的量过多,进而抑制了氧化锌与H_(2)S的反应。

干法钙基脱硫剂改性研究进展

目前,煤炭等传统化石能源的使用在全国仍占有较大比重,在日益严格的环保法规背景下,为实现工业尾气的超低排放,完成“碳达峰、碳中和”目标,提高工业生产中的脱硫脱硝效率已成为目前亟须解决的重要问题。长期应用于工业中的湿法/半干法脱硫技术现在很难经济有效地满足目前的排放标准,此外还存在维护费用高、技术工艺复杂、产物处理困难等问题。在众多脱硫脱硝方案中,干法钙基脱硫剂因其易回收、占用体积小、价格低廉、热量损耗少等优势而受到科研工作者的广泛关注。本文介绍了干法钙基脱硫剂的优势与劣势,并针对其存在的问题,通过大量文献调研,分类总结了脱硫剂的不同改性方法,分析了掺杂金属氧化物、蒸汽活化、掺入脱硝添加剂这三种常见改性策略的研究进展及机理。结果表明:在脱硫剂中单一掺杂或引入多种金属氧化物(如Fe_(2)O_(3)、MgO等)能够明显促进脱硫剂的脱硫反应;在脱硫剂制备或反应过程中使用蒸汽活化,可延长脱硫剂的使用寿命,从而提高脱硫剂的利用率;在脱硫剂中加入KMnO_(4)等增强脱硝的添加剂或在脱硫过程中引入O_(3)条件均可改善脱硫剂的脱硝性能,这说明在一定条件下脱硫过程能够促进脱硝反应的进行,同时还证实了脱硫脱硝一体化的可行性。上述三种方法采用优化反应条件、调控脱硫剂的结构或组分,实现降低脱硫反应的活化能,增加反应活性中心,增大脱硫剂的孔结构、比表面积,从而改善脱硫剂的脱除效果。干法钙基脱硫剂的改性策略建议结合使用,通过优化脱硫剂的比表面积等重要参数,合成出既能脱硫又能脱硝的高效脱硫剂。

熔融制样-X射线荧光光谱法测定KR脱硫剂中氧化钙、氧化镁和二氧化硅含量的研究

目前对于KR脱硫剂中氧化钙、氧化镁和二氧化硅含量的测定采用络合滴定法和分光光度法进行分析。上述方法存在周期较长、操作繁琐、检测过程须接触危险化学品、产生废液等缺点。采用灼烧减量、熔融制样,X射线荧光光谱法测定KR脱硫剂中氧化钙、氧化镁和二氧化硅含量简单快速、具有较好的精密度、准确度,缩短了检验周期,大幅提高了检验效率。

国产深度净化脱硫剂在大型化甲醇合成装置上的工业应用

国能榆林化工有限公司煤制甲醇装置以煤为原料,采用水煤浆气化技术生产粗煤气,粗煤气经过耐硫变换调整氢碳比、低温甲醇洗脱除杂质和酸性气体、精脱硫单元深度脱硫,最后进入甲醇合成系统生产粗甲醇产品。为了避免甲醇合成催化剂失活,保证生产正常运行,精脱硫单元采用国产深度净化脱硫剂CNTS-11在苛刻工况下进行脱硫。本文介绍了应用CNTS-11脱硫剂的具体情况,包括装填、工业运行数据、使用后的强度和硫容等。脱硫后,合成气中未检测出含硫物质,脱硫剂硫容达13.00%,比国内同类产品高出40%,且过程无副产物产生。

共沉淀法制备常温锌基脱硫剂的研究

在我国聚丙烯产业快速发展的背景下,硫作为丙烯聚合反应中的有害杂质,对聚丙烯产品的质量及装置的正常运行产生不利影响,因此如何有效去除原料丙烯中硫等有害杂质成为一个关键问题。本研究采用共沉淀法,选用六水合硝酸锌[Zn(NO_(3))2·6H_(2)O]和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)分别作为活性组分和载体成分,以碳酸钠(Na_(2)CO_(3))为沉淀剂,制备一种高效的常温锌基脱硫剂。经过单因素试验,确定了最优条件:陈化温度60℃、锌盐和铝盐摩尔比4∶1、锌盐和铝盐与沉淀剂摩尔比1∶1.3、锌盐浓度0.75 mol L、焙烧温度300℃,制得的脱硫剂穿透硫容达到22.69%。进一步分析表明,脱硫剂前躯体为碱式碳酸锌,最佳焙烧温度300℃,此时脱硫活性最高(穿透硫容22.69%),且孔结构性质优异(比表面积67.63 m^(2)/g,孔体积0.202 cm^(3)/g,平均孔径10.94 nm)。在25℃下的性能评价结果表明,所制备锌基脱硫剂表现出卓越的脱硫性能,穿透时间长达600 min,穿透硫容为23.17%。

KR法脱硫中搅拌工艺与桨叶尺寸对脱硫剂分散行为的影响

根据相似理论,按模型与原型尺寸的1:5建立铁水包物理模型,用于进行固液两相流实验,研究搅拌桨插入深度与转速对铁水包内粒子分散行为的影响;在此基础上,采用Fluent软件中的流体体积(VOF)模型与离散相模型(DPM)模拟分析桨叶尺寸对铁水包流场及脱硫剂分散效果的影响。结果表明:搅拌桨插入深度为95~125 mm时,随插入深度的增加,铁水包底部的粒子数先增后减;插入深度在105~115 mm区间粒子分散效果较好。转速为112~180 r/min时,随转速的增加,铁水包底部的粒子数先明显增多后略有减少;转速大于180 r/min时,底部粒子数基本不受转速影响,粒子混合效果较好的物理模拟工况为搅拌桨插入深度115 mm、转速147 r/min。旋转桨叶下方存在弱流区,流场速度低于0.4 m·s^(-1),增加桨叶直径,流场整体速度增加,漩涡深度加深,弱流区有减小趋势;桨叶直径超过1440 mm时,弱流区基本不变,同时随桨叶直径的增加,铁水包底部区域脱硫剂含量增加,有利于提高脱硫剂利用率,节约成本;桨叶直径为1540 mm时,搅拌桨上表面中心部分裸露,桨叶直径过大易出现卷吸空气的现象,降低铁的收得率;桨叶距离铁水包包壁较近,会增大流体对铁水包壁面的冲刷作用,有损铁水包的工作寿命。综合搅拌效果与脱硫剂分散程度,搅拌桨直径1440 mm时粒子混合与脱硫剂分散效果较好,搅拌桨桨叶与铁水包最优直径比为0.401。

水泥工业湿法脱硫系统脱硫剂全自动制备方法

本试验的目的在于解决水泥工业湿法脱硫制备脱硫剂的技术问题,为水泥厂窑尾烟气湿法脱硫提供一种技术支持。即通过浆液制备槽密度计和进水流量调节阀等仪表设备控制浆液制备槽内的密度保持在1.12~1.15 g/cm^(3),并且通过脱硫塔内pH值的变化自动进脱硫剂。该试验结构简单,投资运行成本低,脱硫剂制备全部自动化,无须人工操作,浆液制备系统运行稳定,维修管理工作少,特别适用于水泥厂窑尾烟气湿法脱硫技术。

石灰基料为KR脱硫剂脱硫理论实践分析

随着中国钢铁冶炼水平的不断发展,对入炉铁水质量要求愈加苛刻。KR铁水脱硫,尽管初始投资较大设备复杂,但其良好的脱硫效果以及长期低成本运行优势,使其在全国得以不断推广应用,但对其现场运行过程中脱硫效果的研究鲜有分析总结。基于此,文章通过分析某钢厂近几年KR脱硫积累的相关参数,对其脱硫效果进行系统梳理。

二氧化碳压缩机装置脱硫剂泄漏的原因分析及处理

针对脱硫剂进入二氧化碳压缩机油系统、密封气系统的原因进行分析,并提出相应的处理和预防措施。通过对润滑油系统流程、密封气流程、事故经过及脱硫剂泄漏的原因进行详细描述和分析,提出相应的解决方案并加以实施论证效果,确保设备的安全稳定运行。

燃煤电厂烟气脱硫剂替代技术分析

针对石灰石-石膏湿法脱硫技术消耗的石灰石替代要求,分析造纸白泥、贝壳粉、电石渣等碱性固废替代石灰石的技术原理、工艺路线、运行效果等,以减少破坏环境的石灰石开采,同时减少造纸行业、化工行业等固体废弃物的排放,降低机组运行成本和提高企业经营效益。结果表明烟气脱硫剂固废替代技术的应用不仅为石灰石资源的持续性消耗提供了释放渠道,同时有效打破行业壁垒,打通煤电与化工、造纸、养殖等产业的融合发展,更促进了固废资源的循环综合利用,大幅降低固废消纳的环境压力,实现以废治废,双向治理。采用固废替代脱硫剂可降低环保设施运行成本,拓宽电厂公共基础设施功能的商业模式,为新型电力系统背景下燃煤电厂的良性生存提供支撑。

废羟基氧化铁脱硫剂处理含铬污水

以废羟基氧化铁脱硫剂为研究对象,在分析其成分的基础上,利用其中的FeS处理污水中的Cr(Ⅵ),加碱中和、沉淀去除铬。在最佳处理条件下处理模拟含铬污水,Cr(Ⅵ)质量浓度由10.00 mg/L降至0.42 mg/L,去除率达95.8%。在最佳处理条件下,处理锦州某电镀车间2种含铬废水,处理后出水的Cr(Ⅵ)的质量浓度和总铬的质量浓度及pH均满足GB 8978《污水综合排放标准》。有望实现废羟基氧化铁脱硫剂在此方向的以废治废的目标。

油气井新型脱硫剂的评价

套管加入液体脱硫剂工艺已规模应用于油气井脱硫领域。现场应用过程中,含水较低的油气井脱硫效果不佳。针对这一问题,合成了一种新型脱硫剂BHS-1。新型脱硫剂在分子结构中增加油溶性基团,使得药剂在原油中的分配系数更高,溶解性更好。新型脱硫剂在温度140℃时脱硫率达86.7%,100℃时反应产物不发生逆反应,尤其适用于低含水油气井硫化氢的脱除。现场实验后取得明显效果。