Wysokotemperaturowe odsiarczanie gazu ze zgazowania węgla

• Autorzy: Chomiak M. , Trawczyński J.

Warianty tytułu

EN

High-temperature desulfurization of gas from coal gasification

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zgazowanie stałych i ciekłych surowców stanowi potencjalnie atrakcyjne źródło energii i surowców dla przemysłu. Nie rozwiązanym problemem tej technologii jest brak możliwości wysokotemperaturowego odsiarczania gazu, bez potrzeby jego schładzania. W pracy opisano rezultaty badań regenerowalnych sorbentów H₂S z gorącego gazu ze zgazowania węgla. Sorbenty zawierające tlenki cynku i tytanu i domieszkowane tlenkami kobaltu bądź niklu oraz sorbenty zawierające tlenki żelaza i cynku, poddano cyklicznym testom odsiarczania/regenercji. Spośród materiałów cynkowo-tytanowych, najkorzystniejsze właściwości wykazuje sorbent z dodatkiem tlenku kobaltu (AZTCo) – adsorbuje on większą ilość H₂S niż sorbent cynkowo-tytanowy i wykazuje mniejszą podatność do tworzenia siarczanów w trakcie regeneracji. Dodatek tlenku niklu znacząco zwiększa pojemność sorpcyjną (10 gS/100g sorbentu) jednak sorbent szybko ulega dezaktywacji wskutek tworzenia depozytu węglowego na powierzchni ziarna oraz siarczanów podczas regeneracji. Zmniejszeniu tworzenia siarczanów i odtwarzaniu struktur typu tlenków mieszanych, sprzyja wyższa temperatura regeneracji (650oC). Sorbenty cynkowo-żelazowe ulegają dezaktywacji w temperaturach >450oC. Spośród przebadanych sorbentów, promowany tlenkiem kobaltu materiał cynkowo-tytanowy, posiada najkorzystniejsze właściwości fizykochemiczne i sorpcyjne, a zarazem pozbawiony jest wad innych rozpatrywanych tu materiałów sorpcyjnych.

EN

Gasification of solid and liquid materials is a potentially attractive source of energy and raw materials for industry. High temperature desulfurization of coal gas without the need to cool it down is still unsolved problem of this technology. This paper describes the results of studies on regenerable sorbent H₂S from hot gas from coal gasification. Sorbents comprising zinc and titanium oxides and doped with nickel (cobalt) oxides or zinc-iron oxides were tested for cyclic sulfidation/regeneration. Among the Zn-Ti materials, the best properties exhibits one dope with cobalt oxide (AZTCo) – that adsorbs more H₂S than the Zn-Ti sorbent and is less active to sulfates formation during regeneration. The addition of nickel oxide significantly increases the sorption capacity of Zn-Ti material (10 gS/100g sorbent), however the sorbent is rapidly deactivated due to formation of carbon deposit on the surface of the grain and sulfate forming during regeneration. A higher temperature of regeneration (650°C) lowers the formation of sulfates and facilitates regeneration of mixed oxide type structures. Zinc- iron based sorbents are deactivated at temperatures >450°C. From among the tested sorbents, Co-Zn-Ti oxides material shows the best physicochemical and sorptive properties and at the same time has no disadvantages of other sorption materials examined here.

Słowa kluczowe

PL

adsorbent; siarkowodór; zgazowanie węgla; adsorpcja H2S

EN

adsorbent; hydrogen sulfide; coal gasification; H2S adsorption capacity

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 220--227
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chomiak M.

• Politechnika Wrocławska

autor

Trawczyński J.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. Borowiecki T., KijeńskiJ., MachnikowskiJ.,Ściążko M., Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla - ocena potencjału rozwojowego, Zabrze 2008.
• 2. Cal M.P., Strickler B.W., Lizzio A.A., High temperature hydrogen sulfide adsorption on activated carbon: I. Effects of gas composition and metal addition; Carbon, 2000, t. 38, s. 1757.
• 3. Konttinen J.T., Zevenhoven C.A.P., Hupa M.M., Hot Gas Desulfurization with Zinc Titanate Sorbents in a Fluidized Bed. 2. Reactor Model, Ind. Eng. Chem. Res., 1997, t. 36, s. 2340.
• 4. Bell D.A., Towler B.F., Fan I M, Coal Gasification and Its Applications; Elsevier 2011.
• 5. Garcia-Labiano F., de Diego L.F., Fierro V, Effectiveness of natural, commercial and modified calcium-based sorbents as H-,S removal agents at high temperatures., Env. Sci. Technol., 1999, t. 33, s. 288.
• 6. Adanez J., Garcia-Labiano F, de Diego L.F., Fierro V, Utilization of calcium acetate and calcium magnesium acetate for H2S removal in coal gas cleaning at high temperature. Energy Fuels, 1999, t. 13, s. 440.
• 7. Trawczyński J., Chomiak M, Regenerowalne sorbenty do odsiarczania gorącego gazu ze zgazowania węgla, Przem. Chem., 2012, t. 91, s. 2056.
• 8. Liu B.S., Wei X.N., Zhan Y.P, Chang R.Z., Subhan F., Au C.T., Preparation and desulfurization performance of LaMeOx/SBA-l 5 for hot coal gas, Appl. Catal. B: Environ., 2011, t. 102, s. 27.
• 9. Wan Z. Y, Liu B.S., Zhang F.M., Zhao X.H., Characterization and performance of LatFe CX/MCM-41 sorbents during hot coal gas desulfurization Chem. Eng. J., 2011, t. 171, s. 594.
• 10. Meng X., de Jong W., Pal R., Verkooijen A.H.M., In bed and downstream hot gas desulphurization during solid fuel gasification: Areview, Fuel Process. Technol., 2010, t. 91, s. 964.
• 11. Elseviers W.F., Verelst H., Transition metal oxides for hot gas desulphurization, Fuel 1999, t. 78, s. 601.
• 12. Chomiak M, Hull S.A., Trawczyński J., Wysokotemperaturowe odsiarczanie gazu ze zgazowania węgla przy użyciu sorbentów na bazie tlenków Fe-Zn i Zn-Ti, Przemysł Chemiczny, 2013, t. 12, s. 2317.
• 13. Jun H.K., Lee T.J., Ryu S.O., Kim J.C., A Study of Zn-Ti--Based H2S Removal Sorbents Promoted with Cobalt Oxides, Id. Eng. Chem. Res., 2001, t. 40, s. 3547.
• 14. Pineda M., Fierro J.L.G., Palacios J.M., Cilleruelo C., Garcia E., Ibarra J. V, Characterization of zinc oxide and zinc ferrite doped with Ti or Cu as sorbents for hot gas desulphurization, Appl. Surf. Sci., 1997, t. 119, s. 1.
• 15. Ikenaga N., Ohgaito Y., Matsushima H., Suzuki T., Preparation of zinc ferrite in the presence of carbon material and its application to hot-gas cleaning, Fuel, 2004, t. 83, s. 661.
• 16. Sánchez-Hervás J.M., Otero J., Ruiz E., A study on sulphidation and regeneration of Z-Sorb III sorbent for H2S removal from simulated ELCOGAS IGCC syngas, Chem. Eng. Sci., 2005, t. 60, s. 2977.
• 17. Zhang R.J., Huang J.J., Zhao J.T., Sun Z.Q., Wang X, Sol-Gel Auto-Combustion Synthesis of Zinc Ferrite for Moderate Temperature Desulfurization, Energy & Fuels, 2007, t. 21, s. 2682.
• 18. Liang M.S.. Xu H.Y., Xie K.C., Bench-Scale Testing of Zinc Ferrite Sorbent for Hot Gas Clean-up, J. Nat. Gas Chem. 2007, t. 16, s. 204.
• 19. Kobayashi, Shirai H., Nunokawa M, Moderate temperature gas purification system: Application to high calorific coal-derived fuel, Powder Technol., 2008, t. 180, s. 178.
• 20. Mondal K, Lorethova H., Hippo E., Wiltkowski T., Lalvani S.B., Reduction of iron oxide in carbon monoxide atmosphere-reaction controlled kinetics, Fuel Processing Technology, 2004, t. 86, s. 33.
• 21. Lew S., Jothimurugesan K., Flytzani-Stephanopoulos M., High temperature H,S Removal from Fuel Gases by Regenerable Zinc Oxide-Titanium Dioxide Sorbents, Ig. Eng. Chem. Res. 1989, t. 28, s. 535.
• 22. Zgł. pat. pol. nr P-399237 (2012).
• 23. Zgł. pat. pol. nr P-404009 (2013).
• 24. Pineda M., Palacios J.M., Toma's F., Cilleruelo C., Garci 'a E., Ibarra J. V. , Effect of Pore-Modifier Graphite on the Performance of a Zinc Titanate Sorbent in Hot Coal Gas Desulfurization, Energy & Fuels, 1998, t. 12, s. 409.
• 25. AkyurtluJ.F., AkyurtluA., Hot gas desulfurization with vanadium-promoted zinc ferrite sorbents, Gas Sep. Purif, 1995, t. 9, s. 17.
• 26. Zhu F, Li C., Fan H., Effect of binder on properties of iron oxide sorbent for hot gas desulfurization, J. of Nat. Gas Chem., 2010, t. 19, s. 169.
• 27. Park J.J., Jung S. Y., Park C. G., Lee S. C., Kim J.C., A Study on the Regenerable Co and Ni-Based Sorbents to Remove Hydrogen Sulfide at Middle Temperature, Top Catal., 2010, t. 53, s. 635.