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活性炭作为吸附脱硫催化剂载体,主要是利用了其比表面积大、吸附能力强、机械强度大、抗水抗油性好、廉价等特点。本研究选取独山子石油焦为原料制备的活性炭进行研究。实验中,通过BET实验主要考察了活性炭作为吸附脱硫催化剂载体的表面性质。通过Boehm滴定实验考察了活性炭改性前后表面性质的变化。经过静态吸附脱硫实验,改变吸附脱硫的时间、温度和压力研究其吸附脱硫的最佳操作条件。并从分子匹配的角度考察了活性炭孔径大小及其分布对活性炭吸附脱硫性能的影响。
由于石油焦的结构致密,通常认为只有化学活化才能制备高比表面积活性炭;但实验表明,通过物理活化法可以制备比表面积达500~900cm<2>/g的活性炭,同时解决了化学活化法制备活性炭过程中腐蚀及高成本的问题。制备工艺的不同可以直接导致所得的活性炭表面性能的差异。采用热处理方法和添加活性金属进行二次活化方法对活性炭进行改性,改变其性能和微观孔径分布。酸氧化使活性炭表面酸性官能团含量明显增加,增加量约为原来的5倍,活性炭吸附脱硫性能随表面酸性官能团的含量的增加而增大。理想的酸化条件是浓硝酸120℃氧化40min。通过静态吸附实验,活性炭吸附脱硫的最佳操作条件是:温度为25℃左右,1.0MPa压力,时间为6小时。在最佳条件下吸附脱硫,可使模型化合物硫含量从137.9μg/g降至3.1μg/g。从活性炭孔径匹配考察实验可知,平均孔直径在0.8~2.1nm的活性炭对模型化合物硫含量的降低具有明显效果。因此,活性炭较多的微孔有利于吸附脱硫的进行。