بررسي كارايي جاذب اكسيد روي بهبود يافته با منگنز براي حذف هيدروژن سولفيد از گاز به روش جذب سطحي در دماي بالا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش با هدف بهبود كارايي جاذب اكسيد روي مورد استفاده در صنايعي مثل فولاد، منگنز به‌عنوان يك بهبود‌دهنده به تركيب آن اضافه شد. در شركت فولاد مباركه اصفهان، سنگ‌آهن كه حاوي ناخالصي‌هايي مثل گوگرد است، پس از طي مراحل مختلف و تبديل به گندله، در واحد احياي مستقيم در تماس مستقيم و متقابل با گاز فرآيند قرار مي‌گيرد و عمليات احيا درون كوره انجام مي‌شود. گاز فرآيند حاصل از شكست متان روي بستر كاتاليستي در لوله‌هاي ريفورمر بوده و عمدتاً شامل هيدروژن و مونوكسيد كربن است. در حين فرآيند احياي گندله درون كوره، گوگرد موجود در گندله به شكل هيدروژن سولفيد وارد تركيب گاز مي‌شود كه در بازگشت به ريفورمر، موجب مسموميت كاتاليست‌ها و كاهش كارايي توليد گاز احيايي مي‌گردد. براي حذف اين تركيب، از جاذب اكسيد روي استفاده مي‌شود كه دماي بهينه عملكرد آن معمولاً بين 350 تا 370 درجه سلسيوس است، در حالي‌كه دماي تركيب گاز برگشتي و گاز طبيعي به‌عنوان گاز خوراك بايد بيش از 400 درجه باشد. در اين تحقيق، جاذب اكسيد روي با افزودن درصدهاي مختلف منگنز (4، 8، 12 و 16 درصد وزني) به روش آغشته‌سازي با محلول نيترات روي چهارآبه اصلاح شد و پس از خشك‌كردن، دانه‌بندي و انجام فرايند كلسيناسيون، آزمون‌هاي XRD، BET، FESEM و EDS انجام گرفت. نتايج نشان داد كه منگنز با موفقيت در ساختار جاذب وارد شده است. بررسي جذب هيدروژن سولفيد در دماهاي 370 و 420 درجه سلسيوس نشان داد كه در دماي 370 درجه، نمونه بدون منگنز و نمونه‌هاي حاوي 4، 8، 12 و 16 درصد به‌ترتيب جذب 58/32، 45/27، 3/31، 5/29 و 28 گرم به ازاي صد گرم جاذب داشتند. نمونه داراي 8 درصد منگنز كه بالاترين سطح ويژه (88/31 متر مربع بر گرم) و درصد جذب در بين نمونه‌هاي اصلاح شده را داشت، براي آزمون در دماي بالاتر انتخاب شد. در دماي 420 درجه سلسيوس، درصد جذب جاذب اكسيد روي بدون پروموتر 34 و براي نمونه اصلاح‌شده با 8 درصد منگنز 32 بود، اما زمان رسيدن به حالت اشباع در جاذب اصلاح‌شده بيشتر بود كه نشان از پايداري و كارايي بهتر آن در دماي بالاتر داشت. در مجموع، نتايج نشان دادند كه افزودن منگنز به اكسيد روي موجب بهبود ساختار جاذب و افزايش پايداري عملكرد آن در دماهاي بالا مي‌شود و اين اصلاح منجر به افزايش زمان اشباع حذف هيدروژن سولفيد مي‌شود اما درصد جذب بهبود پيدا نكرد.

236764

طراحي فرايند

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان