改性活性炭吸附剂的制备及其天然气脱硫性能研究

发布时间：2020-04-10 23:09

【摘要】：本文分别采用HNO_3和NaOH浸渍以及Fe_2O_3负载对活性炭进行改性制备了HNO_3/AC、NaOH/AC和Fe_2O_3/AC吸附剂,并用N2-BET和SEM手段对吸附剂进行了表征。在固定吸附床吸附器中考察了HNO_3、NaOH和Fe_2O_3改性活性炭吸附剂的制备条件,以及吸附工艺条件对活性炭脱除硫化氢性能的影响。实验结果表明:(1)氧化性浸渍液改性的最佳条件是:HNO_3为浸渍液,HNO_3浓度为12%,浸渍时间24 h。在吸附温度70℃条件下,HNO_3/AC吸附剂脱硫率高达99.0%,硫容为36.7 mg/g。(2)碱性浸渍液浸渍改性的最佳条件是:Na OH为浸渍液,NaOH浓度为8%,浸渍时间24 h,焙烧温度350℃,焙烧时间2.5 h。NaOH/AC吸附剂脱硫率高达99.2%,硫容和脱硫率分别为46.6 mg/g。(3)Fe_2O_3负载改性的最佳条件是:在Fe_2O_3与活性炭质量比为1:1,真空干燥温度为80℃,干燥的时间为36 h。在吸附温度60℃条件下,Fe_2O_3/AC吸附剂脱硫率高达99.4%,硫容为77.9 mg/g。
【图文】：

过程图,过程,活性炭,孔道结构

(1-1)（1）反应表明：反应的实质是采用活性炭作为吸附的载体，吸附后硫化氢储存其中，具体过程如图1.1所示。图 1.1 硫化氢脱除过程活性炭的特点是孔径的分布范围比较宽广，且孔道结构比较复杂，孔形多变，孔径的分布范围也比较广泛，因此导致活性炭的应用性能比较高。在孔结构和孔大小的定义，把半径小于 2nm 的孔道结构叫做微孔，，半径在 2nm 与 50nm 之间称为中孔，而大于 50 nm 的孔称作大孔结构。活性炭的孔道结构的大小和形状决定它的吸附能力。不同吸附能力导致不同催化能力。活性炭元素构成主要包括炭、氧和氢三种元素。活性炭构成的氧元素与氢元素是以化学键和碳原子相连接。1.5.2 采用活性炭脱除硫化氢的反应机理相比其他的固体脱硫剂，活性炭的硫容会更大，原因是活性炭的孔隙比较多，硫化氢在被吸附过程中会稳定的吸附在孔道内部。过大的孔隙会导致硫分子在孔隙内吸附变厚。1.5.3 活性炭的改性方法化学性质改性和表面物理结构特性改性是活性炭改性的两个主要方面。一般为了使活性炭的细孔和吸附质的分子尺寸相匹配，采用的是物理结构特性改性。物理改性可以改变活性炭孔道的孔径和孔容大小

焙烧装置

流程用的硫化氢气体是采用硫化亚铁与稀硫酸反应制取的FeS + H2SO4= FeSO4+ H2S↑ 置采用的是齐普发生器，进行制取。酸放在启普发生器中进行反应，反应过后会产生大无水氯化钙的干燥瓶中，经过干燥的气体会经过脱除冲瓶与吸收瓶相通，此时吸收瓶中会慢慢产生黄色沉内。硫化氢和氮气需要混合才能做成原料气。烧浸渍改性的脱硫剂的焙烧装置如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ424;TE644

【参考文献】