石油焦改性制備脫硫吸附催化劑的研究.pdf

1、本文著眼于以我國工業(yè)煉油副產(chǎn)物石油焦為原料制備煙氣脫硫劑。實(shí)驗(yàn)過程中采用高壓水熱活化法、酸堿改性、高溫煅燒、H2O2氧化和負(fù)載金屬離子Cu2+等處理手段相結(jié)合的方式，制得若干種煙氣脫硫劑。并利用固定床反應(yīng)器對(duì)其活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究脫硫溫度、時(shí)間、空速、H2O(g)含量和O2含量對(duì)脫硫性能的影響，通過測定物性參數(shù)、BET、XRD、掃描電鏡等手段來研究影響改性石油焦脫硫的內(nèi)在因素。 BET的測試結(jié)果顯示石油焦的初始比表面積只有2.6

2、7m2/g，基本上沒有什么吸附能力，而且內(nèi)部含硫量、灰分及揮發(fā)分均較低，固定碳含量較高且結(jié)構(gòu)緊密，需要通過多種手段相結(jié)合以及采用活化能力強(qiáng)的活化劑才能破壞其內(nèi)部致密結(jié)構(gòu)，得到所需的脫硫劑。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原料石油焦在高壓下進(jìn)行水熱活化之后利用酸堿對(duì)其進(jìn)行表面改性，再進(jìn)行高溫處理，這樣制備出的樣品的脫硫性能有了大幅度提高。 實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)最后一步對(duì)脫硫劑進(jìn)行高溫煅燒處理對(duì)提高脫硫性能起到至關(guān)重要的作用，可以改變其內(nèi)部的

3、孔隙結(jié)構(gòu)、提高總孔容、微孔含量及比表面積?；罨氖徒沟拿摿蚰芰Σ粌H與其孔結(jié)構(gòu)等物理因素有關(guān)，還受其表面化學(xué)基團(tuán)的影響，其表面含氧基團(tuán)(酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán))的性質(zhì)和數(shù)量在極性分子SO2吸附的過程中都起著十分重要的作用，高溫活化導(dǎo)致其表面的含氧基團(tuán)分解，可以提高表面的堿性含量。 HNO3由于具有很強(qiáng)的氧化性在石油焦表面可以生成大量新的含氧基團(tuán)，通過高溫煅燒可以得到有利于吸附SO2的堿性基團(tuán)。經(jīng)過KOH處理的脫硫劑的脫硫效果十分顯

4、著，強(qiáng)堿可以滲入到石油焦微晶空隙中，并與其中的碳化物、無定形碳以及活性點(diǎn)位反應(yīng)，形成微孔結(jié)構(gòu)。由于KOH的堿性強(qiáng)于NaOH，對(duì)樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞力更強(qiáng)，所以活化效果要優(yōu)于NaOH。 H2O2的活化主要是將石油焦的閉孔打開、微孔擴(kuò)大的過程，可以在一定程度上提高脫硫劑的脫硫能力。 負(fù)載金屬離子Cu2+可以利用其協(xié)同作用提高脫硫劑的脫硫能力，實(shí)驗(yàn)表明Cu2+負(fù)載量為5％時(shí)效果最好。 選擇KOH(堿炭比4:1)處理

5、的脫硫劑進(jìn)行各種因素的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)的最佳溫度為120℃；隨著空速的增加，脫硫率呈下降的趨勢；進(jìn)口煙氣中的SO2濃度對(duì)脫硫率影響并不太大；水蒸氣含量一般控制在8％-10％；氧含量在4％到6％之間時(shí)，脫硫效率維持在較高水平。 脫硫劑的XRD圖譜顯示原料石油焦結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶度、有序化程度均較高。利用KOH處理時(shí)，隨著堿用量的增加，可以不斷降低晶化度，進(jìn)一步提高活化程度。 脫硫劑的掃描電鏡分析表明原料石油焦顆粒表面