活性炭法脱除有机硫及进展

活性炭法脱除有机硫及进展戴长文�郑州大学化学系�前言有机硫广泛地存在于焦炉气、半水煤气、天然气以及石油加工气等许多重要工业气体中。有机硫一般是指狱基硫、二硫化碳、硫醇、唾盼和硫醚等有机硫化合物。但对不同工业气体,有机硫的成分与含量亦有差异。就半水煤气而言,���占有机硫量的�以上,���少量,而硫醇、噬吩甚微量�有机硫含量一般占总硫量的���!。但随燃料气化条件的不同,含量有很大影响。随着水蒸汽与煤的混合比增加,由于发生强烈水解和加氢还原反应,有机硫浓度将显著降低,而硫化氢浓度则升高。在合成氨厂,由于有机硫在变换过程中大部分转化为硫化氢,故将造成触媒中毒、加剧设备腐蚀、引起铜耗增高。因此,对有机硫的脱除,也是脱硫方法中值得研究的课题,现正日益引起注意。一、有机硫脱除方法与进展有机硫脱除方法,可分为湿法和千法两类。��湿法脱硫湿法脱除有机硫,是基于吸收剂对有机硫的物理吸收、化学吸收和物理一化学吸收的性能�常用有机溶剂为吸收剂。我国小氮肥厂目前采用的湿法脱硫,如稀氨水中和法、氨水液相催化法、���法等,脱除有机硫效果都欠佳。国外早在五十年代,便开发了一种高效脱硫的冷甲醇法�‘〕,以低温甲醇为物理溶剂,可将气体中总硫含量从大于����脱至�·���以下。近二十年来,国外又开发了某些性能优越的高效湿法脱硫剂,如环丁矾法���,采用环丁矾和二异丙醇胺水溶液作吸收剂,对脱除���、���和硫醇等都非常有效。近几年,国内亦用环丁矾法进行了半水煤气脱硫试验〔“�。但这些具有高效脱硫性能的有机溶剂,价格昂贵,脱硫工艺亦较复杂,因此在我国小氮肥工业中应用与推广,看来还有很大困难。��千法脱硫高效脱除有机硫,大多采用固体脱硫剂,单独设立脱硫装置,在较高温度下进行脱硫。如氧化锌法����一������、氧化铁法����℃�、氧化锰法���。℃�以及钻钥催化剂法�仅能转化有机硫为硫化氢,����℃�等,一般只作为精脱硫手段,目前国内化肥厂亦很少应用。近几年,活性炭脱硫及过热蒸汽再生法已在小合成氨厂获得了普遍推广。鉴于此,本文试图在论述活性炭脱除有机硫机理之基础上,对活性炭法脱除有机硫效果作一评价。二、活性炭脱硫机理活性炭脱除有机硫,机理较为复杂,按其净化作用过程,大致可分为三种形式���吸附作用吸附法是借助于活性炭表面自由力场,主要是通过吸附剂与吸附质之间的分子力而产生的一种物理吸附,能够选择性地吸附工业气体中某些吸附质。物理吸附是放热过程和硫醚等有机硫的活性炭,要求有一定孔�吸附热一般仅为�一�千卡�摩尔�,在低径,平均孔径小于�入,而以�一切人更为温下即可进行。当吸附与解吸过程达成可逆适宜。且要求微孔数量要比大孔多得多。普平衡时,吸附量即达到饱和。吸附量取决于通活性炭,其微孔结构随炭质原料和活化条吸附剂表面积、微孔结构与微孔分布状况,件而异,一般对体积大些的有机硫如噬吩、亦与吸附质本性有关。活性炭特点之一是,硫醇特别有效,但对于体积较小的有机硫如它具有巨大的比表面积�即单位体积活性炭���、���,若仅借助于吸附作用,一般并所具有的表面积�和高孔隙容积�一般比表不能有效地脱除。面积可达��一��米丫克炭,而孔隙容积另一方面,从吸附质本性看,被吸附气为���一工��厘米州克炭。因此,活性炭具有体的临界温度愈高,愈易于液化,即沸点愈强大的吸附作用。高,则越容易被吸附。一些有机硫化合物的据研究,适用于脱除���、���、���沸点列于表�。表�某些有机硫化合物的沸点有机。���’…一…沸点�一�一���…���������、���正丙硫醇�二甲硫醚】二乙硫醚�����、�����������������������一���综观上述,普通活性炭的吸附作用,颇适用于天然气和焦炉气脱除有机硫的净化工艺,一般脱硫效率可达到�����‘�。普通活性炭对有机硫化合物的吸附容量,一般为������,但亦随有机硫成分而异,如���克活性炭对烷基二硫化合物的吸附容量则可高达�����克〔”�。当活性炭采用过热蒸汽再生时,被吸附于微孔上的有机硫,因温度升高而解吸,随废热蒸汽逸出炭床外。��催化氧化作用催化氧化法是借助于氨和活性炭的共催化作用,使���、���等有机硫在活性炭微孔表面上进行氧化反应。如���������������������������������������‘����‘�����������。������������‘����������������名一�一�����生成的硫化合物可被吸附,或沉积于活性炭微孔上,从而使有机硫化合物得以脱除。��催化转化作用催化转化法,是基于活性炭的催化活�性,促进有机硫与水蒸汽、氨反应而转化为硫化氢、硫脉等含硫物质。例如�����������������������������������������二����������