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第 12 期                 王泽鑫，等:  转化吸收型氧化锌基脱硫剂脱除 H 2 S 和 COS 性能                            ·2029·


                 比较图 7 与图 6 可以看出，引入拟薄水铝石分
            解的结构助剂 γ-Al 2 O 3 后，由工业活性 ZnO 制备的
            氧化锌基脱硫剂 Z4 与 Z3 相比脱除 H 2 S 穿透曲线出
            现明显变化，出口 H 2 S 质量浓度显著降低。当反应
                                                –7
            到 8 h 时，出口 H 2 S 质量浓度为 1.5×10 g/L，当出
            口 H 2 S 质量浓度超过穿透点时，Z4 脱除 H 2 S 穿透硫
            容为 4.99%。
                 对比图 7 与图 6 还可以看出，引入拟薄水铝石
            分解的结构助剂 γ-Al 2 O 3 后，由碱式碳酸锌分解活性

            ZnO 制备的氧化锌基脱硫剂 Z8 脱除 H 2 S 穿透曲线                                 图 8  Z5 脱除 COS 曲线
            与 Z7 相比出现明显的变化，出口 H 2 S 质量浓度明                              Fig. 8    Curve of COS removal for Z5

            显降低。脱除 H 2 S 穿透时间由原来的 16.5 h 延长到
                                                                   从图 8 可以看出，Z5 脱除 COS 的过程中，反
            22.0 h，脱除 H 2 S 穿透硫容由 Z7 的 9.12%大幅增加
                                                               应前 6 h，出口 COS 质量浓度呈递增趋势，反应初
            到 12.18 %。
                                                               期出口 COS 质量浓度变化较快，增长幅度较大。在
                 拟薄水铝石作为一种纳米晶相的含水氢氧化
                                                                                                      –5
                                                               反应 1 h 时，出口 COS 质量浓度为 1.910  g/L，
            物，是制备高活性 γ-Al 2 O 3 的最佳原料           [22] 。γ-Al 2 O 3
                                                               COS 转化吸收率为 99.37%。当反应进行到 6 h 时，
            具备多孔性、高分散度、高比表面积、良好的吸                              出口 COS 质量浓度达到 1.010  g/L，COS 转化吸
                                                                                           –3
            附性、热稳定性以及表面酸性性质                 [20] ，对酸性气体        收率为 69.57%。在反应过程中出口 H 2 S 浓度未检出。
            有一定的吸附作用          [23] 。拟薄水铝石分解制备的 γ-
                                                                                        –7
                                                               以出口 COS 质量浓度 2.710  g/L 为脱除 COS 穿透
            Al 2 O 3 对氧化锌基脱硫剂的颗粒分散作用更好，能有
                                                               指标，Z5 脱除 COS 的穿透硫容仅为 0.31%。氧化锌
            效改善脱硫剂的孔隙结构，有利于 H 2 S 进入氧化锌
                                                               脱硫剂对 COS 只有物理吸附脱除过程，随着反应进
            基脱硫剂内部发生反应，提高脱硫剂脱除 H 2 S 性能。
                                                               行，氧化锌物理吸附 COS 的能力下降，致使出口
                 对比 Z3、Z4 和 Z7、Z8 氧化锌基脱硫剂脱除
                                                               COS 浓度急剧增大。
            H 2 S 情况可知，不论工业活性 ZnO，还是碱式碳酸
                                                                   当反应进行到 7 h 时，在反应气体中通入一定
            锌分解活性 ZnO，在添加助剂 K 2 CO 3 和 γ-Al 2 O 3 后，
                                                               量的水，发现脱硫剂出口 COS 质量浓度大幅降低，
            制备的氧化锌脱硫剂脱除 H 2 S 的性能均有改变。其
                                                                             –3
                                                                                                    –6
                                                               从 6 h 的 1.010  g/L 降低到 7 h 的 6.110  g/L。脱
            中，拟薄水铝石分解的 γ-Al 2 O 3 较氢氧化铝分解的                     硫剂出口 COS 质量浓度呈先减小后增大趋势，反应进
            γ-Al 2 O 3 对氧化锌基脱硫剂脱除 H 2 S 活性改善效果更                                                        –5
                                                               行到 13.5 h 时，出口 COS 质量浓度达到了 4.610  g/L，
            明显。拟薄水铝石分解的活性 γ-Al 2 O 3 比一般的                      远低于无水气氛下的出口 COS 质量浓度。在反应 7 h
            γ-Al 2 O 3 活性高，适宜做催化剂载体          [18] 。γ-Al 2 O 3 的  时，出口检测到 H 2 S，且质量浓度为 5.510  g/L。
                                                                                                      –6
            活性、晶体形态、颗粒大小的差异可影响氧化锌基                             随着反应进行，H 2 S 质量浓度有所降低。反应气氛
            脱硫剂脱除 H 2 S 的活性。                                   中夹带水时，氧化锌基脱硫剂对 COS 脱除为化学吸
            2.3.4   改性氧化锌基脱硫剂对脱除 COS 性能的影响                     附脱除过程，并且有微弱的转化作用。Sasaoka                   [24]
                 传统氧化锌脱硫剂难以脱除 COS，COS 的存在                      等研究 ZnO 与 COS 的反应特征时认为，H 2 S 更易与
            会降低脱硫剂脱硫效率及活性组分利用率。作者认                             ZnO 反应，受煤气中水分的影响，COS 首先发生水
            为，可通过改进氧化锌基脱硫剂性能，来增加脱硫                             解转化为 H 2 S，而后转化的 H 2 S 与 ZnO 进行脱除反
            剂转化吸收 COS 能力        [15] 。                         应。
                 本文考察了未添加助剂与添加结构助剂拟薄水                              氧化锌基脱硫剂 Z8 脱除 COS 时，出口 H 2 S 质
            铝石分解的 γ-Al 2 O 3 和碱性助剂 K 2 CO 3 制备的氧化              量浓度、COS 质量浓度随时间变化曲线如图 9 所示。
            锌基脱硫剂（Z5 和 Z8）对 COS 的脱除性能。在氧                           从图 9 可以看出，Z8 脱除 COS 的过程中，脱
            化锌基脱硫剂脱除 COS 的实验中，N 2 作为反应平衡                       硫剂出口 COS 质量浓度、H 2 S 质量浓度变化较为平
            气，反应前期气体组分为 COS/N 2 （COS 与 N 2 体积                  缓。反应前期，脱硫剂出口 COS 质量浓度缓慢增长，
                                                                                                           –8
            比为 0.12∶99.88）的混合气体，在反应后期气体中                       反应进行到 7 h 时，出口 COS 质量浓度仅为 8.010
                                                         –3
            夹带一定量水。COS 质量浓度维持在（3.0~3.5）×10                     g/L。在反应进行到 13 h 时，出口 COS 质量浓度达
                                                                         –7
            g/L。氧化锌基脱硫剂 Z5 脱除 COS 时，出口 H 2 S 质                 到了 2.710  g/L，COS 转化吸收率为 99.98%。脱
            量浓度、COS 质量浓度随时间变化曲线如图 8 所示。                        硫剂出口 H 2 S 质量浓度波动相对较大，呈快速增长
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