高温煤气氧化铁脱硫剂的再生反应是一个典型的气固相非催化反应，脱硫剂的再生反应是一个氧原子置换脱硫剂中的硫原子过程。再生过程中硫氧元素的迁移对氧化铁高温煤气脱硫剂的物理化学性质、再生行为以及单质硫回收率有直接关系，但至今缺乏一个清新的认识。因此研究高温煤气氧化铁基脱硫剂再生过程中脱硫剂内部氧、硫元素迁移规律，反映出再生条件对脱硫剂晶相的影响以及单质硫的生成途径，将能深层次揭示高温煤气脱硫剂再生机理，对于高温煤气脱硫剂的研发具有重要意义。本论文依照国家自然科学基金面上项目（NO.21276172）―SO2-O2协同作用下高温煤气脱硫剂的再生行为‖,选用自制的氧化铁基高温煤气脱硫剂，在固定床反应器上研究了单颗粒氧化铁基高温煤气脱硫剂再生过程中的元素迁移规律。重点选用XPS、SEM、EDS和XRD等表征手段分别研究了含氧气氛SO2气氛和SO2-O2混合气氛下柱状颗粒氧化铁基高温煤气脱硫剂再生中的S、O元素分布规律和脱硫剂的截面形貌以及脱硫剂的晶相组成。主要得出了以下结论：①在含氧气氛下的氧硫元素迁移规律是，氧气首先在脱硫剂的外面和脱硫剂发生化学反应主要生成Fe2O3，并且伴有少量硫酸盐的生成。随后再生气体通过孔逐渐的往脱硫剂内部扩散，并且在一定的厚度上发生氧硫交换，在氧硫交换的区域外部是氧硫交换完全区，内部是未发生氧硫交换的区域，随着再生时间的推移整个脱硫剂依据此规律氧硫交换完全。②在二氧化硫气氛下氧硫元素交换规律是，SO2首先在脱硫剂的外表面很薄的一层和脱硫剂发生氧硫元素交换主要生成Fe3O4，并且伴有少量硫酸盐的生成，随后再生气体继续往里扩散继续在很薄的内部和硫化物氧硫交换生成四氧化三铁。由于目前几乎所有文献都指出在SO2气氛下由四氧化三铁到三氧化二铁的转化十分缓慢，因此在发生氧硫元素交换的区域外部很宽的一个区域发生―铁氧交换‖这种铁氧交换并不是真正的元素交换而是四氧化三铁在SO2气氛下转化成三氧化二铁的过程。随着再生时间的推移脱硫剂发生氧硫元素交换完毕，最外部最终会有一层完全是三氧化二铁内部整个区域是―铁氧交换‖最后整个颗粒―铁氧交换‖完毕产物全部是氧化铁。③在SO2-O2混合气氛下，再生气体首先在脱硫剂的外表面和脱硫剂发生氧硫元素交换主要生成Fe3O4和Fe2O3，并且伴有硫酸盐的生成，但是生成的Fe3O4马上会和O2发生―铁氧交换‖生成氧化铁，所以在脱硫剂的最外部是一层氧化铁。随后再生气体通过孔逐渐的往脱硫剂内部扩散，并且在一定的厚度上发生氧硫交换并且伴随有―铁氧交换‖内部是未发生氧硫交换的区域，随着再生时间的推移整个脱硫剂依据此规律氧硫交换完全。④在这三种气氛下铁原子的XPS结果和EDS不同，这可能的原因是分析技术的不同EDS相对于XPS更似于体相分析技术，而XPS相当于是对于单个晶粒而言的表面，理论上可能的原因是①在外部再生区域晶粒中的铁原子由于为二价铁具有被氧化的趋势所以往外迁移，②另一个可能原因是相对于氧离子和硫离子，二价铁离子的半径较小在晶粒中更容易移动。⑤由于产物层和未反应层中物质密度的不同使两层之间存在一个沟的缝隙，很容易导致脱硫剂的粉化，而再生过程中硫酸盐的生成也是不可避免的，硫酸盐的体积是金属氧化物和硫化物好几倍，极易容易导致脱硫剂的体积膨胀。