Sulfur Hold up Activity of Different Metal (Copper, Zinc, Lead, Calcium, and Manganese) Oxides in Hot Flue Gas

Öz

This study aims to determine the hot gas desulfurization performance of five different metal oxides (CuO, ZnO, PbO, CaO ve MnO) whose sulfur hold up activity at low temperature are known. High sulfur lignites are used as energy resources in Turkey and liginite utilization is limited due to the environmental problems caused by the high sulfur content. In order to overcome this problem, metal oxide based materials are used as sulfur adsorbents after hot gas is cooled. Addition to combustion, gasification which is the well–known clean coal process allows the synthetic petroleum by the production of synthesis gas (CO and H2). However, fuel poduction from syngas is an endothermic process and cooling results in the energy lost. Therefore, hot gas desulfurization prosess gains importance both to increase the energy efficiency and to solve the sulfur dependent environmental challenge.

Anahtar Kelimeler

• Desulfurization
• hot flue gas
• metal oxide

Farklı Metal (Bakır, Çinko, Kurşun, Kalsiyum ve Mangan) Oksitlerin Sıcak Baca Gazı Kükürt Tutma Aktiviteleri

Öz

Bu çalışma, düşük sıcaklıklarda kükürt tutma aktivitesi bilinen beş metal oksitin (CuO, ZnO, PbO, CaO ve MnO) yüksek sıcaklıkta gösterecekleri kükürt giderme performanslarını test etmeyi amaçlamaktadır. Özellikle yüksek kükürt içeren linyitlerin enerji üretimi amacıyla kullanıldığı ülkemizde yüksek kükürt içeriğinin neden olduğu çevresel sorunlar linyit kullanımı için önemli bir sınırlayıcı engeldir. Bu engeli aşmak için önerilen çözümler ise genellikle açığa çıkan sıcak baca gazlarının soğutulması sonrasında kükürtün metal oksit temelli bir adsorbent yardımıyla tutulmasına dayanmaktadır. Yanma prosesine alternatif olan ve temiz kömür teknolojisi olarak bilinen gazlaştırma prosesleri ise sentez gazı (CO ve H2) üzerinden petrol üretimine imkan vermektedir. Kömürün gazlaştırılmasıyla enerji üreten sistemlerde sıcak baca gazlarının soğutulmasının neden olduğu enerji kayıplarını önlemek için, kükürtü sıcak baca gazlarından uzaklaştırmak gerekir. Bu sebeple kükürtün giderimi için kullanılan metal oksitlerin yüksek sıcaklıkta gösterdikleri kükürt giderim aktiviteleri hem çevresel bir sorunu gidermek hem de enerji verimini artırmak adına son derece önemlidir.

Anahtar Kelimeler

• Desülfürizasyon
• metal oksit
• sıcak baca gazı

Kaynakça

1. Abbasian J, Rehmat A, Leppin D, Banerjee DD, 1990. Desulfurization of fuels with calcium-based sorbents. Fuel Processing Technology, 25:1-15.
2. Adanez J, Garcia-Labiano F, de Diego LF, Fierro V, 1999. Utilization of calcium acetate and calcium magnesium acetate for H2S removal in coal gas cleaning at high temperatures. Energy & Fuels, 13: 440-448.
3. Atimtay AT, Gaspergalvin LD, Poston JA, 1993. Novel supported sorbent for hot gas desulfurızatıon. Environmental Science & Technology, 27: 1295-1303.
4. Bakker WJW, Kapteijn F, Moulijn JA, 2003. A high capacity manganese-based sorbent for regenerative high temperature desulfurization with direct sulfur production: Conceptual process application to coal gas cleaning. Chemical Engineering Journal, 96: 223-235.
5. Garcia E, Cilleruelo C, Ibarra JV, Pineda M, Palacios JM, 1997. Kinetic study of high-temperature removal of H2S by novel metal oxide sorbents. Industrial & Engineering Chemistry Research, 36: 846-853.
6. Gupta R, Gangwal SK, Jain SC, 1992. Development of zinc ferrite sorbents for desulfurization of hot coal-gas in a fluid-bed reactor. Energy & Fuels, 6: 21-27.
7. Ko TH, Chu H, Liou YJ, 2007. A study of Zn–Mn based sorbent for the high-temperature removal of H2S from coal-derived gas. Journal of Hazardous Materials, 147: 334-341.
8. Ko TH, Chu H, Chaung LK, 2005. The sorption of hydrogen sulfide from hot syngas by metal oxides over supports. Chemosphere, 58: 467-474.

9. Meng XM, De Jong W, Pal R, Verkooijen AHM, 2010. In bed and downstream hot gas desulphurization during solid fuel gasification: A review. Fuel Processing Technology, 91: 964-981.
10. Meng XM, De Jong W, Verkooijen AHM, 2009. Thermodynamic analysis and kinetics model of H2S sorption using different sorbents. Environmental Progress & Sustainable Energy, 28: 360-371.
11. Slimane RB, Abbasian J, 2001. Utilization of metal oxide-containing waste materials for hot coal gas desulfurization. Fuel Processing Technology, 70: 97-113.
12. Westmoreland PR, Gibson JB, Harrison DP, 1977. Comparative kinetics of high-temperature reaction between H2S and selected metal-oxides. Environmental Science & Technology, 11: 488-491.
13. Westmoreland PR, Harrison DP, 1976. Evaluation of candidate solids for high-temperature desulfurization of low-btu gases. Environmental Science & Technology, 10: 659-661.