改性活性炭精细脱除硫化氢的研究

图５
气氛中Ｏ 对脱硫活性的影响 ｚ
由图４ 改性活性炭脱硫剂的 可见， 硫容随脱硫温度的 升高， 开始略有上升， 然后又稍有 下降。这可能是因为刚开始温度效应在起主要作用， 随着温度的进一步提高， 脱硫剂表面上 水蒸气不易凝聚成液膜， 这不利于ＨＳ 离解， 使脱硫剂的硫容有所降低。 Ｚ的 从而 气流中 不含氧气和含５ 氧气的 ％的 硫容分别为 １． ％ １． ％。说明氧气能够提高改 ２６ 和 ７６ ３ ６ 性活性炭脱硫剂的脱硫活性。 ４ 结论 负载 Ｃ０ ｕ 改性活性炭脱硫剂能够提高脱硫活性， ％Ｃ０ ４ ｕ 具有最佳脱硫活性。同时缎烧 温度５０ ０℃的改性活性炭脱硫剂具有最佳的 脱硫活性。 脱硫温度对脱硫剂的脱硫活性影响不 大， 氧气的存在可增加脱硫剂的硫容。
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图 １ 改性活性炭制备示意图
作者简介：上官炬，副教授，主 要从事气体净化与分离 研究工作。
程继光．工程师，主要从事化工设计与研究工作。
１６ ・ ５６
２２ 活性评价 ．
评价流程： 各个钢瓶的气体， 来自 通过转子流量计前调节阀调节后在混合器中 混合， 混 合后的 气体通过水饱和器补充水蒸汽， 水蒸汽的加人量由 恒温水浴温度控制， 饱和后的 混合 气体进人装有改性活性炭的玻璃固 定床反应器，气体脱硫后通过转鼓流量计计量后， 放空。 反应温度由 恒温水浴控制， 一定温度的 水通过反应器外部夹层恒温流动， 保持反应器温度恒 定。气体流量由转鼓流量计指示，由前面调节阀控制。
Ｉ 前言
在我国， 大部分合成氨、 尿素、 联醇厂是以 煤为原料制备合成原料气的。 近几年来，由 于 煤、 电等原材料价格上扬， 一些化肥厂、 联醇厂等不得不采用低价劣质煤、 高硫煤造气， 致使原料气中 硫含量增高、 硫形态复杂。而这些硫化物若不脱除， 将直接导致后续工段合成 触媒中毒、 设备管道腐蚀、 铜洗消耗大等一系列严重后果， 从而导致工厂开停车 频繁、 经济
效益锐减ｈ。因 人们在不断地 ｌ 此， 研究和开发 脱硫技 满足气体脱硫的 求。 性炭 新的 术以 要 活
是一种具有比 表面积大、 孔结构复杂、 表面活性基团丰富， 且操作简单的吸附 剂， 常常被用 作煤制气脱硫。 但普通的活性炭被用作为 精细脱硫时， 硫容非常低。因 它的 此， 改性活性炭 提高其精细脱除硫化氢性能的 研究具有非常重要的意义。活性炭改性目 前分为两类［５ １ ｚ１ ） － ： 表面物理结构特性的改性； ） 化学性质的改性。 ２表面 本论文选择具有适宜物理结构特性的活 性炭，因 此改 性主要从表面化学性质方面进行。
图５
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１． ３０ １． ２５
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图２ ｕ ＣＯ负载量对改性活性炭硫容的影响
图３ 锻烧温度对改性活性炭硫容的影响
３ 脱硫温度对脱硫剂活性的影响 ． ３ 脱硫温度对不同方法制得的脱硫剂的影响不同。本实验在温度为３ 一 ０Ｃ ０ ６｀范围内对改 １ Ｊ脱硫剂的脱硫活性进行了 性 测试， 改性脱硫剂硫容与脱硫温度的关系见图４ ０ ３４ 气氛中仇 对脱硫活性的影响 ． 在含５ ％的氧气和不含氧气的反应气氛测试了改性活性炭脱硫剂的脱硫活性， 结果见
题 研 体的 脱 要 是 究气 精 硫， 求出口 体中Ｈ 的 小于Ｏ ｌｍ 这 转 在 究中 气 Ｚ 含量 Ｓ ．ｐ ， 样 化率 本研 Ｏｐ
就不作为活性评价指标。当活性评价条件固 定不变时， 穿透时间和 脱硫剂硫容之间 存在对应 关系， 所以， 本实验主要以穿透硫容为脱硫剂活 性评价指标。穿透硫容计算式为： ，＝Ｖ ‘ ・ Ｃ 一Ｃ／ ， ｔ （Ｏ ）Ｇ ｐ 式中 Ｙ 穿透硫容， — ％； Ｆ － Ｌｈ 一￣气体流量， ； ｃ 穿透时间， ； ｈ — Ｃ— 人口ＨＳ 浓度，． ； Ｚ ｐＬ ／ ｃ 出口ＨＳ — Ｚ浓度， ； 岁Ｌ ‘ 新鲜脱硫剂重量， ． — ｇ
容， ％ 〕 ４ Ｃ（ ｕ 负载量为最佳； 锻烧温度有最佳值； 脱硫温度在实验温区内对改性活性炭脱硫剂脱 硫性能影响不明显；氧气可提高脱硫剂的硫容。
关钮词 ： 活性炭 改性 硫化氢 精细脱除
气 其细除化性 的。实结表 ：载ｕ 显提 改活 炭 硫硫 ） 精脱硫氢能影 办验果明负 Ｃ可著 高性性 脱剂 对 。 。
此改活炭 高精脱 硫 氢能 研 具 非 重 的义体 选 煤 活 炭 ，性性提其 细除 化 性 的究 有 常要 意 。文 择 质 性
为原料，利用等体积浸演氧化铜， 对活性炭进行物化性能改性，制备出了改性活性炭精脱硫剂。
在 定 反 器 考 制 件（ 性 负 量 缎 度） 使 条 脱 温 氧 固 床 应 上， 察了 备条 活 组分 载 和 烧温 和 用 件（ 硫 度、
参 考 文 献、
１ 亚平． 合成氨原料气中硫含量的要求与分析方法 ． 化学工业与工程技术， ０ ． １． ２ ２０ ２（） ２一 ９ ３ ４ ６
１６ ５ ８
蒋文举， 金燕， 朱晓帆等 ． 活性炭材料的活化与改性 ， 环境污染治理技术与设备， ０２ ３１ ， ２ ２０． ２ ２一 ７ （） ５ 韩严和， 全燮， 薛大明． 性炭改 活 性研究 进展 ． 境污 环 染治理技术与 设备，０３ ４Ｕ， ３ ２ ， ３－７ ０ （ ３ 单晓梅， 杜铭华， 全 活 朱书 性炭表面改 吸附 性气体 ． 转化， ０ ， ） ８－ ８ 性及 极 煤炭 ２ ３ ２０ ， ８ ０ ６ ３ 张丽丹 ． 改性活性炭对苯废气吸附性能的研究 ． 新型炭材料． ０２ １（） ４ － ２０， ２ ， ４ ２ １ ５
２ 实验
２１ 活性炭改性 ． 实验选用 ０ｍ ｘ ４ｍ ‘ 柱状活性炭为原料来制备脱硫剂。 ５ 将活性炭载体浸渍在含氧化铜 的 溶液中， 在常温下静置２ｈ 在 １ ℃干燥 １， ４ 后， １ ０ ｈ 然后在管式炉里Ｎ 保护下缎烧。制备 ２ 示意图见图 可 。
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在空 ２ － 硫温度４９、 气、 ｈ＇ 脱 速１ ０ 、 ０ ０ 无氧 人口ＨＳ ０ ２浓度ｌ ０ ｍ 姚。 ０ ｐ ， 含量为５ 时， ０ｐ ％
改 性半焦穿透硫容随不同 锻烧温度制备条件的关系见图３ ０ 由图３ 可见，当 缎烧温度由２０ ０℃变为５０ ０℃时，改性活性炭脱硫剂硫容显著增加，后 者的 硫容是前者的２６ 当 ．倍， 锻烧温度为８ ℃时， ０ ０ 改性活性炭脱硫剂硫容又下降。缎烧温 度出现最佳温度。 这可能是２ ９ ００ ０ 锻烧不足使活性组分的 盐分解为Ｃｏ ８ ｀ ｕ ， ０ ０ 缎烧温度又造 ０ 成 Ｃ０过度还原， ｕ 最终导致脱硫剂硫容下降。
ｏ ｈ ｏ ｒｎ ａ ａ ３ ｖ Ｍｎ 匀 ｏ Ｅ ｕ ａｉｎ ａｄ ｎｉ ｉ ｅ Ｔｉａ， ０４ ｉｓ ｆ ｄ ｃ ｔ ｎ ＳａｘＰ ｖ ｃ． ａ ００２） ｉ
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１６ ７ ． ５
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评价 脱硫 条件： 剂体积２ １ 脱硫剂重量８ １ 脱硫剂装人高度１ ｍ ； ０； ｍ 一飞； ０ ｍ 操作温度 ５ ２一０ 干气空速１ ０一： 含量一 ％； 浓度９ 一 １ ｐ ｏ ５ ６｀； Ｃ ２ ｈ’ 线。 ０ ５ ＨＳ ２ ０ １ ０ｐ ０ ０ ｍ
评价指标： 评价脱硫剂性能的指标有 ＨＳ Ｚ的转化率、 穿透时间和脱硫剂的硫容等。本课
由于 穿透氏Ｓ 本研究 侬度选为Ｏ ｌ ｍ 与 ．ｐ ， 进口践Ｓ Ｏｐ 浓度相比 忽略， 可 则穿透硫容 计算
公式近似为：
Ｙ ”瑞 ！ Ｃ／ ， ｏＧ
３ 结果与讨论
３１ 叙化铜负载ｆ对脱硫活性的影响 ．
在空 ２ －、 ｈＩ脱硫温度４｀、 气、 速１０ ０ ０ 无氧 人口ＨＳ Ｃ ２浓度Ｉ Ｏ ｍ 姚。 Ｏ ｐ ， 含量为５ 时， Ｏｐ ％
刹乃６
改性活性炭精细脱 除硫化 氮的研究
上官炬 程继光
（ 太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原 ００２） ３０４ 摘 要： 活性炭是一种具有比表面积大、 孔结构复杂、表面活性基团丰富，且操作简单的 吸附剂，常常被用作煤制气脱硫。但普通的活性炭被用作为精细脱硫时、它的硫容非常低。因
改性半焦穿透硫容随氧化铜负载量的 关系见图２ ０ 由图２ 随着改 可见， 性活性炭上活性组分 ｃｏ ｕ 负载量增加， 改性活性炭上的 硫容增加。 当ｃｏ负 ｕ 载量为４ 时， ％ 硫容达到最大值 １． ％。当ｃｏ负载量继续增大时， ２３ ６ ｕ 改性活性炭 上的 硫容却大幅下降。这说明， 改性活性炭脱硫剂的ｃｏ ｕ 负载量出 现最佳。 ３ 不同 ． ２ 级烧温度对脱硫荆活性的影响