Hot coal syngas desulfurization wit

Hot coal syngas desulfurization with metal oxides in the integrated gasification combined cycle (IGCC) has the potential to improve the economic benefits [1]. Coal syngas contains not only hydrogen sulfide (H2S) but also other sulfurous gases including carbonyl sulfide (COS). In comparison to H2S, COS is more difficult to remove due to its low reactivity with metal oxides. Therefore, the formation of COS in hot syngas will lower the hot syngas desulfurization efficiency. To overcome this limitation, studies of COS removal by sorption, catalytic hydrolysis and hydrogenation conversion have been reported. Among the COS removal technologies, indirect removal by COS conversion reaction and H2S removal is more attractive due to the high removal efficiency [2].

COS conversion reaction

View the MathML source
Turn MathJax on

H2S removal

MeOx+xH2S=MeSx+xH2O
Turn MathJax on

During hot syngas desulfurization with a certain amount of CO and CO2, when these two reactions occur in separated reactors, COS might be detected in the outlet if the metal oxide sorbent has a low COS conversion catalytic activity [3]. However, when the H2S sorbent is active for COS hydrolysis, the simultaneous removal of COS and H2S is possible, and will improve the COS conversion, especially when a large amount of CO and CO2 exists in the coal syngas. This simultaneous removal of COS and H2S is also beneficial for the economic evaluation of the hot syngas desulfurization because investment in COS conversion section can be avoided.

Many metal oxides have been used for the hot syngas desulfurization [4]. Among these metal oxides, zinc oxide, manganese oxide and iron oxide are candidates for the simultaneous removal of COS and H2S. ZnO is a well-known sorbent for high efficiency desulfurization. Studies of the catalytic conversion of COS to H2S with ZnO have been performed by Sasaoka et al. [5] and [6]. Both ZnO and ZnS formed from ZnO were active for the conversion of COS to H2S. Shangguan et al. [3] prepared the Al2O3 and K2CO3 modified ZnO sorbent, and an improved desulfurization performance was reported. Loading K2CO3 can increase the basicity of ZnO based sorbents, which increases the COS catalytic hydrolysis rate. Wakker et al. [7] reported that the MnO or FeO sorbent effectively removed COS from the feed gas. The sorbent can also be used to remove both H2S and COS from the fuel gas as well. Although the sorbent can directly react with COS, when water is added, COS can be converted into H2S, and then, H2S can be captured by the sorbent. Sakanishi et al. [8] found that Fe impregnation of activated carbon substantially enhanced COS and H2S removal from gases, which primarily enhanced the desulfurization of H2S to form metal sulfide. In addition, COS may be preferably adsorbed as COS itself in the pores. Yu et al. [9] demonstrated that a lignite char-supported Fe and Fe–Mo sorbent could effectively remove H2S and COS from coal syngas with high efficiency, and COS was converted to H2S. In addition to these three metal oxides, SnO2 is a steam regenerative H2S sorbent for moderate temperature desulfurization [10]. Due to steam regeneration, H2S can be concentrated for further utilization in the chemical process. On the other hand, COS may react with SnO2 above 425 °C and has the ability for the COS conversion [10], [11] and [12]. Therefore, SnO2 is a suitable H2S sorbent candidate for the simultaneous removal of COS and H2S.

In the previous studies, the catalysts employed for COS hydrolysis have included Al2O3, ZrO2, TiO2 and activated carbons with promoters consisting of alkali metal oxides, alkali earth metal oxides and transition metal oxides [2]. Recently, a novel type of rare earth oxysulfide catalysts was investigated for the hydrolysis of COS [13] and [14]. A rare earth metal Ce has been used to improve the catalytic effect for COS removal [15] and [16]. Compared to traditional catalysts, the rare earth oxysulfide catalysts showed the superiority to Al2O3-based catalysts in anti-poisoning of oxygen [14]. In the simultaneous removal of COS and H2S, COS was converted to H2S and captured by the sorbent. During the regeneration process, the sulfided sorbent reacted with oxygen to regenerated the sorbent for cyclic utilization. Thus, the characteristics of anti-poisoning of oxygen is beneficial for the rare earth metals used in the improvement of COS catalytic conversion of the sorbent.

However, the application of both SnO2 and rare earth metal-doped SnO2 for the COS removal has not been previously studied. Rare earth metals include yttrium and lanthanide series. La showed the best catalytic activity on COS conversion among the lanthanide series metals [14]. The addition of rare earth metals (Y and La) to the SnO2 has been previously studied, and the results indicate improved SnO2 physiochemical properties [17] and [18]. So, the objective of this study was to investigate the catalytic effect of SnO2 and the promotion of

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ถ่านหินร้อน syngas desulfurization กับโลหะออกไซด์ในวงจรการแปรสภาพเป็นแก๊สรวมรวม (IGCC) มีศักยภาพที่จะปรับปรุงสิทธิประโยชน์ทางเศรษฐกิจ [1] Syngas ถ่านหินประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ไม่เพียง แต่ยังก๊าซกำมะถันอื่น ๆ เช่น carbonyl ซัลไฟด์ (COS) เปรียบเทียบ H2S, COS จะยากต่อการเอาออกเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาต่ำกับโลหะออกไซด์ ดังนั้น การก่อตัวของ COS ใน syngas ร้อนจะลดประสิทธิภาพ desulfurization syngas ร้อน เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ การศึกษาของ COS กำจัดโดยการดูดซับความชื้น ตัวเร่งปฏิกิริยาย่อยสลาย และแปลงไฮโดรจีเนชันได้รับรายงาน ระหว่างเทคโนโลยีกำจัด COS, COS แปลงปฏิกิริยาออกทางอ้อมและกำจัด H2S เป็นน่าสนใจมากขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพการกำจัดสูง [2]COS แปลงปฏิกิริยาดูแหล่งข้อมูล MathMLเปิด MathJaxกำจัด H2SMeOx + xH2S = MeSx + xH2Oเปิด MathJaxระหว่างร้อน syngas desulfurization กับจำนวนหนึ่งของ CO และ CO2 เมื่อสองปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์แยก COS อาจตรวจพบช่องทางออกถ้ามี oxide โลหะที่ดูดซับต่ำ COS แปลงปัจจัยกิจกรรมการ [3] อย่างไรก็ตาม เมื่อ H2S ดูดซับใช้ไฮโตรไลซ์ COS กำจัดพร้อมกันของ COS และ H2S เป็นไปได้ และจะปรับปรุงแปลง COS โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ CO และ CO2 เป็นจำนวนมากอยู่ใน syngas ถ่านหิน ลบพร้อมกันนี้ของ COS และ H2S ยังเป็นประโยชน์สำหรับการประเมินเศรษฐกิจของ desulfurization syngas ร้อนเนื่องจากลงทุนในส่วน COS แปลงสามารถหลีกเลี่ยงมีการใช้โลหะออกไซด์หลาย desulfurization syngas ร้อน [4] โลหะออกไซด์ ซิงค์ออกไซด์ แมงกานีสออกไซด์ และเหล็กออกไซด์เหล่านี้มีผู้สมัครสำหรับการกำจัดพร้อมกันของ COS และ H2S ZnO เป็นรู้จักสำหรับประสิทธิภาพสูง desulfurization ดูดซับ การศึกษาการเร่งปฏิกิริยาแปลง COS H2S กับ ZnO ได้ปฏิบัติโดย Sasaoka et al. [5] [6] ZnO และ ZnO จาก ZnS ถูกใช้งานอยู่สำหรับการแปลงของ COS H2S ซั่ง et al. [3] เตรียมการ Al2O3 และแก้ไข K2CO3 ดูดซับ ZnO และ desulfurization ปรับปรุงประสิทธิภาพการรายงาน โหลด K2CO3 สามารถเพิ่มกรดของ ZnO คะแนน sorbents ซึ่งเพิ่มอัตราการเร่งปฏิกิริยาย่อยสลาย COS Wakker et al. [7] รายงานว่า MnO หรือ FeO ดูดซับมีประสิทธิภาพเอา COS จากก๊าซฟีด การดูดซับยังสามารถใช้เพื่อลบ H2S และ COS จากก๊าซเชื้อเพลิงเช่นกัน แม้ว่าการดูดซับสามารถตรงปฏิกิริยากับ COS เมื่อน้ำเพิ่ม COS สามารถแปลง H2S แล้ว H2S สามารถจับได้ โดยการดูดซับได้ Sakanishi et al. [8] พบว่าทำให้มีขึ้น Fe ของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ COS และกำจัด H2S จากก๊าซ นับหลัก desulfurization H2S จะฟอร์มโลหะซัลไฟด์ นอกจากนี้ COS อาจซับควรเป็น COS เองในรูขุมขน Yu et al. [9] แสดงว่า ลิกไนต์มีอักขระที่ไม่สนับสนุน Fe และ Fe – Mo ดูดซับสามารถกำจัด H2S และ COS จาก syngas ถ่านหิน มีประสิทธิภาพสูง และ COS ถูกแปลงเป็น H2S นอกจากนี้สามโลหะออกไซด์ SnO2 คือ ไอน้ำดูดซับสำหรับอุณหภูมิปานกลาง desulfurization [10] สำหรับ H2S เนื่องจากไอน้ำฟื้นฟู H2S ได้เข้มข้นสำหรับการใช้ประโยชน์ต่อไปในกระบวนการทางเคมี บนมืออื่น ๆ COS อาจทำปฏิกิริยากับ SnO2 สูงกว่า 425 องศาเซลเซียส และมีความสามารถสำหรับการแปลง COS [10], [11] [12] ดังนั้น SnO2 เป็นผู้ดูดซับ H2S เหมาะสำหรับการกำจัดพร้อมกันของ COS และ H2Sในการศึกษาก่อนหน้านี้ สิ่งที่ส่งเสริมการจ้างงานสำหรับไฮโตรไลซ์ COS ได้รวม Al2O3, ZrO2, TiO2 และเปิดใช้งานแล้วคาร์บอนกับก่อการประกอบด้วยออกไซด์โลหะแอลคาไล ออกไซด์โลหะแผ่นดินด่าง และออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน [2] เมื่อเร็ว ๆ นี้ รับการตรวจสอบประเภทนวนิยายของหายากของโลก oxysulfide ตัวเร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายของ COS [13] [14] และ มีการใช้โลหะหายากของโลก Ce เพื่อปรับปรุงผลกระทบปัจจัยสำหรับกำจัด COS [15] [16] เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบดั้งเดิม ตัวเร่งปฏิกิริยา oxysulfide หายากของโลกแสดงให้เห็นความเหนือกว่าให้ Al2O3 ตามสิ่งที่ส่งเสริมในป้องกันพิษของออกซิเจน [14] ในการลบกันของ COS และ H2S, COS แปลงเป็น H2S และจับ โดยการดูดซับ ระหว่างการฟื้นฟู การ sulfided ปฏิกิริยาดูดซับออกซิเจนไปสร้างใหม่ดูดซับสำหรับวงจรการใช้ประโยชน์ ดังนั้น ลักษณะของการป้องกันพิษของออกซิเจนเป็นประโยชน์สำหรับใช้ในการปรับปรุงของ COS แปลงตัวเร่งปฏิกิริยาของการดูดซับโลหะหายากของโลกอย่างไรก็ตาม แอพลิเคชันของ SnO2 ทั้งสอง และหายากโลก SnO2 เจือโลหะสำหรับกำจัด COS ยังไม่ได้เคยศึกษา โลหะหายากของโลกได้แก่อิตเทรียมและชุดแลนทาไนด์ ลาพบกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุดบนแปลง COS ในกลุ่มแลนทาไนด์ชุดโลหะ [14] การเพิ่มของหายากของโลกโลหะ (Y และ La) SnO2 ได้รับการศึกษาก่อนหน้านี้ และผลลัพธ์ระบุคุณสมบัติ physiochemical SnO2 ดีขึ้น [17] [18] ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้เป็นการ ตรวจสอบผลกระทบปัจจัยของ SnO2 และส่งเสริมการ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ร้อน desulfurization syngas ถ่านหินโลหะออกไซด์ในก๊าซแบบบูรณาการรวมวงจร (IGCC) มีศักยภาพในการปรับปรุงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ [1] ถ่านหิน syngas มีไม่เพียง แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) แต่ยังก๊าซกำมะถันอื่น ๆ รวมทั้งคาร์บอนิลซัลไฟด์ (COS) ในการเปรียบเทียบกับ H2S, COS เป็นเรื่องยากมากที่จะลบเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาต่ำกับออกไซด์ของโลหะ ดังนั้นการก่อตัวของ COS ใน syngas ร้อนจะลดประสิทธิภาพ desulfurization syngas ร้อน เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด นี้การศึกษาของการกำจัด COS โดยดูดซับการย่อยสลายตัวเร่งปฏิกิริยาและการแปลง hydrogenation ได้รับรายงาน ท่ามกลางเทคโนโลยีการกำจัด COS กำจัดโดยอ้อมจากปฏิกิริยาการแปลง COS และการกำจัด H2S เป็นที่น่าสนใจมากขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพในการกำจัดสูง [2].

ปฏิกิริยาการแปลง COS

ดูแหล่งที่มา MathML
เปิด MathJax ใน

การกำจัด H2S

MeOx + xH2S = MeSx + xH2O
เปิด MathJax บน

ในช่วง desulfurization syngas ร้อนกับจำนวนหนึ่งของ CO และ CO2 เมื่อทั้งสองปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์แยก COS อาจจะมีการตรวจพบในร้านถ้าดูดซับโลหะออกไซด์มีการแปลง COS ต่ำเร่งปฏิกิริยา [3] แต่เมื่อตัวดูดซับ H2S มีการใช้งานสำหรับ COS จองจำถอนพร้อมกันของ COS และ H2S เป็นไปได้และจะปรับปรุงการแปลง COS โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีจำนวนมากของ CO และ CO2 อยู่ใน syngas ถ่านหิน กำจัดนี้พร้อมกันของ COS และ H2S ยังเป็นประโยชน์สำหรับการประเมินผลทางเศรษฐกิจของ desulfurization syngas ร้อนเพราะการลงทุนในส่วนการแปลง COS สามารถหลีกเลี่ยงได้.

ออกไซด์ของโลหะหลายคนได้ถูกนำมาใช้สำหรับ desulfurization syngas ร้อน [4] กลุ่มคนเหล่านี้ออกไซด์ของโลหะสังกะสีออกไซด์แมงกานีสออกไซด์และเหล็กออกไซด์เป็นตัวเลือกสำหรับการกำจัดพร้อมกันของ COS และ H2S ซิงค์ออกไซด์เป็นตัวดูดซับที่รู้จักกันดีสำหรับ desulfurization ที่มีประสิทธิภาพสูง การศึกษาการแปลงเร่งปฏิกิริยาของ COS เพื่อ H2S กับซิงค์ออกไซด์ได้รับการดำเนินการโดย Sasaoka et al, [5] และ [6] ทั้งซิงค์ออกไซด์และ ZnS เกิดขึ้นจาก ZnO มีการใช้งานสำหรับการแปลงเพื่อ COS รุ่น H2S ชางกวน, et al [3] เตรียม Al2O3 และ K2CO3 การแก้ไขตัวดูดซับซิงค์ออกไซด์และประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น desulfurization ถูกรายงาน กำลังโหลด K2CO3 สามารถเพิ่มด่างของตัวดูดซับ ZnO ตามซึ่งจะเป็นการเพิ่ม COS อัตราการย่อยสลายตัวเร่งปฏิกิริยา Wakker et al, [7] รายงานว่า MnO หรือ FeO ดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพลบออกจากก๊าซ COS ฟีด ดูดซับนอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการลบทั้ง H2S และ COS จากก๊าซเชื้อเพลิงได้เป็นอย่างดี แม้ว่าตัวดูดซับโดยตรงสามารถทำปฏิกิริยากับ COS เมื่อน้ำเพิ่ม COS สามารถแปลงเป็น H2S แล้ว H2S สามารถบันทึกโดยตัวดูดซับ Sakanishi et al, [8] พบว่าเฟเคลือบคาร์บอนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ COS และการกำจัด H2S จากก๊าซซึ่งส่วนใหญ่เพิ่มขึ้น desulfurization ของ H2S ในรูปแบบซัลไฟด์โลหะ นอกจากนี้ COS อาจถูกดูดซับโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็น COS ตัวเองอยู่ในรูขุมขน Yu et al, [9] แสดงให้เห็นว่าถ่านลิกไนต์สนับสนุนเฟและเฟ-Mo ดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถลบ H2S และ COS จาก syngas ถ่านหินที่มีประสิทธิภาพสูงและ COS ถูกดัดแปลง H2S นอกจากนี้สามโลหะออกไซด์, SnO2 เป็นตัวดูดซับไอน้ำปฏิรูป H2S สำหรับ desulfurization อุณหภูมิปานกลาง [10] เนื่องจากการฟื้นฟูอบไอน้ำ, H2S สามารถเข้มข้นสำหรับการใช้ประโยชน์ต่อไปในกระบวนการทางเคมี บนมืออื่น ๆ , COS อาจทำปฏิกิริยากับ SnO2 เหนือ 425 องศาเซลเซียสและมีความสามารถในการแปลง COS [10] [11] และ [12] ดังนั้น SnO2 เป็นผู้สมัครที่ตัวดูดซับที่เหมาะสม H2S สำหรับการกำจัดพร้อมกันของ COS และ H2S.

ในการศึกษาก่อนหน้านี้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้สำหรับ COS ย่อยสลายได้รวม Al2O3, ZrO2, TiO2 และก๊อบปี้กับโปรโมเตอร์ประกอบด้วยออกไซด์ของโลหะอัลคาไลเปิดใช้งานโลหะแผ่นดินด่าง ออกไซด์และออกไซด์ของโลหะทรานซิ [2] เมื่อเร็ว ๆ นี้ประเภทนวนิยายของแผ่นดินที่หายากตัวเร่งปฏิกิริยา oxysulfide ได้รับการตรวจสอบเพื่อการย่อยสลายของ COS [13] และ [14] Ce แผ่นดินโลหะหายากได้รับการใช้ในการปรับปรุงผลการเร่งปฏิกิริยาสำหรับ COS กำจัด [15] และ [16] เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบดั้งเดิมที่หายากแผ่นดินตัวเร่งปฏิกิริยา oxysulfide แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่เหนือกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Al2O3-based ในการป้องกันการเป็นพิษของออกซิเจน [14] ในการกำจัดพร้อมกันของ COS และ H2S, COS ถูกดัดแปลง H2S และถูกจับโดยตัวดูดซับ ในระหว่างขั้นตอนการฟื้นฟูที่ดูดซับ sulfided ปฏิกิริยากับออกซิเจนในการสร้างใหม่ตัวดูดซับสำหรับการใช้วงจร ดังนั้นลักษณะของการป้องกันการเป็นพิษของออกซิเจนจะเป็นประโยชน์สำหรับโลหะหายากที่ใช้ในการปรับปรุง COS แปลงเร่งปฏิกิริยาของตัวดูดซับได้.

แต่โปรแกรมของทั้งสอง SnO2 และแผ่นดิน SnO2 โลหะเจือหายากสำหรับการกำจัด COS ยังไม่ได้รับ การศึกษาก่อนหน้านี้ โลหะหายาก ได้แก่ อิตเทรียมและชุด lanthanide La แสดงให้เห็นว่าการเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุดสำหรับการแปลง COS หมู่โลหะ lanthanide ชุด [14] นอกจากนี้ของโลหะหายาก (Y และ La) ไป SnO2 ได้รับการศึกษาก่อนหน้านี้และผลที่บ่งบอกถึงการปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ SnO2 [17] และ [18] ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบเร่งปฏิกิริยาของ SnO2 และโปรโมชั่นของ