CN111135793A - 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用 - Google Patents

可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111135793A
CN111135793A CN202010012869.3A CN202010012869A CN111135793A CN 111135793 A CN111135793 A CN 111135793A CN 202010012869 A CN202010012869 A CN 202010012869A CN 111135793 A CN111135793 A CN 111135793A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated carbon
desulfurization
metal compound
renewable
deep desulfurization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010012869.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李正元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Zhuhai Activated Carbon Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Zhuhai Activated Carbon Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Zhuhai Activated Carbon Co ltd filed Critical Jiangsu Zhuhai Activated Carbon Co ltd
Priority to CN202010012869.3A priority Critical patent/CN111135793A/zh
Publication of CN111135793A publication Critical patent/CN111135793A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明属于活性炭制备技术领域,具体涉及一种可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用。其中本可再生型高效深度脱硫活性炭包括:制备预定孔道结构的初级活性炭;活化处理,即通过活化剂在初级活性炭表面引入官能团;以及金属化合物负载,即在初级活性炭的预定孔道结构中负载金属化合物。加快了脱硫速度、延长了脱硫剂使用周期,尤其适合燃油的深度脱硫。

Description

可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域,具体涉及一种可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用。
背景技术
活性炭吸附剂是一种孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的功能型碳材料,其耐酸、耐碱、耐热的特性,被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生和环境保护等各个领域,在保护人类生存环境中发挥着越来越重要的作用,但活性炭吸附饱和后,失去净化能力,不仅易产生大量的废活性炭,且吸附污染源不一样时,易形成固(危)废。据报道,现阶段全国每年的危险废物产生量为6000万吨,其中废活性炭就占65%,用于环境污染治理占活性炭总量的31.2%,即废活性炭产生量为11.23万吨,这些活性炭在饱和后均采用了焚烧销毁处理,大大浪费了资源、污染了环境,因此活性炭的再生利用显得尤为关键。而经过再生后的活性炭和新炭的处理效果一样,且活性炭的可再生次数较多,能使用时间较长,能重复多次的利用,很大程度上减少了生产成本,增加了经济效益。而且,在加工处理过程中没有任何难闻的味道,在运输过程中,使用太空包装,没有污水的渗漏等环境污染问题,完全是环境友好型产品。
因此,研究和发展能够保持产品质量、设备投资和操作费用较低的非加氢深度脱硫新技术已引起了越来越多的重视。这些新技术主要包括生物脱硫、萃取脱硫、离子液体脱硫、氧化脱硫和吸附脱硫。生物脱硫是利用微生物或其中所含的酶作为催化剂,通过氧化或还原反应使含硫化合物钟的C-S键断裂从而达到脱硫的目的。萃取脱硫是利用含硫化合物与碳氢化合物等其他化合物之间的极性差异,按照相似相容原理进行脱硫的一种技术。这两种技术的优点在于都可在常温常压下进行,且对活性硫和非活性硫成分都具有良好的脱除效果。但是,生物脱硫技术中使用的微生物或酶在工业条件下的活性难以保证,连续操作性能差,脱硫效率不稳定。而萃取脱硫需消耗大量的有机萃取剂,脱硫过程中会产生大量废液,回收利用困难。离子液体脱硫是目前新兴的一种脱硫方法,在离子液体的催化作用下,难以脱除的噻吩类含硫化合物会发生烷基化反应,从而达到脱硫的目的。但是,由于噻吩类含硫化合物与芳烃类化合物在物理和化学性质上都非常接近,前者发生烷基化反应时,后者也往往会发生竞争反应,造成产品质量的下降。因此,这几种新型脱硫方法虽具有良好的研究开发前景,但目前还仅停留在实验室基础研究阶段,短期内难以实现工业化规模应用。
吸附脱硫是利用吸附剂将硫化物、其他重金属和杂质进行选择性吸附、脱除的一种技术。吸附脱硫具有设备投资小、操作条件温和、脱硫率高、不影响产品质量、不结块、容易更换等优势,具有巨大的发展空间,是目前最具有工业化应用前景的脱硫新技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用,以提高深度脱硫效果。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭的制备方法,包括:制备预定孔道结构的初级活性炭;活化处理,即通过活化剂在初级活性炭表面引入官能团;以及金属化合物负载,即在初级活性炭的预定孔道结构中负载金属化合物。
进一步,所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔。
进一步,所述活化剂包括酸性活化剂和水蒸气助活化剂;其中所述酸性活化剂包括H3PO4、H3PO3、H2SO4中的至少一种。
进一步,所述官能团包括酸性基团;所述酸性基团包括:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
进一步,所述金属化合物负载的方法包括:利用环状空腔结构的分散剂将金属化合物包覆于分散剂的分子空腔中;利用分散剂的亲水外壁,将包覆的金属化合物运送到初级活性炭的预定孔道结构内。
进一步,所述分散剂包括环糊精。
又一方面,本发明还提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭,包括:内设预定孔道结构的初级活性炭、位于初级活性炭表面的官能团和位于预定孔道结构内的金属化合物。
进一步,所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔。
进一步,所述官能团包括酸性基团;所述酸性基团包括:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
另一方面,本发明还提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭在脱除石化产品中硫化物的应用。
本发明的有益效果是,本发明的制备方法利用活性炭独特结构和性能在作为深度脱硫吸附剂,通过活性炭的大比表面积、预定孔道结构、表面官能团、金属化合物等对活性炭产品力学强度、硫容量、脱硫率、再生使用效果等性能的影响,加快了脱硫速度、降低了脱硫压差,延长了活性炭作为脱硫剂的使用周期,提高了深度脱硫效果,尤其适用于石化产品的深度脱硫。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示,本实施例1提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭的制备方法,包括如下步骤:步骤S1,制备预定孔道结构的初级活性炭;步骤S2,活化处理,即通过活化剂在初级活性炭表面引入官能团;以及步骤S3,金属化合物负载,即在初级活性炭的预定孔道结构中负载金属化合物。
本实施例1的制备方法利用活性炭独特结构和性能在作为深度脱硫吸附剂,通过活性炭的大比表面积、预定孔道结构、表面官能团、金属化合物等对活性炭产品力学强度、硫容量、脱硫率、再生使用效果等性能的影响,加快了脱硫速度、降低了脱硫压差,延长了活性炭作为脱硫剂的使用周期,提高了深度脱硫效果,尤其适用于石化产品的深度脱硫。
作为初级活性炭的一种可选的实施方式。
所述初级活性炭适于通过如下方法制备:原料无烟煤被粉碎到一定细度,然后配入一定剂量的粘结剂在混捏设备中混合均匀,然后在一定压力下用一定直径摸具挤压成炭条,炭条经炭化制备初级活性炭。其中,原料煤的选择采用低灰、低硫、含碳量高、化学活性好的无烟煤为原料,按照煤90%、焦油10%比例(粘结剂增加20%)配比,挤压成型压力为400(普通为350),炭化阶段是在隔绝空气和低温(500℃左右)条件下将煤及煤沥青热分解、固化以及煤焦油中低分子物质挥发的过程,制备出强度和密度高的初级活性炭,以保证其大比表面积、发达的孔道结构和丰富的表面官能团,作为深度脱硫吸附剂的基础。
可选的,所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔;以及中孔和小孔的数量占孔总数量的80%以上。
初级活性炭(即未经活化等后续工艺处理的活性炭)具有的大比表面积、发达孔道结构和丰富表面官能团是其作为深度脱硫吸附剂的基础,特别是活性炭的比表面积、孔径和孔容大小,对最终吸附剂的脱硫效果将产生重要影响。以往的吸附脱硫剂在制备过程中,为使脱硫剂具有更大的比表面积和总孔容,孔道结构尺寸以40nm以下的小孔为主。活性炭比表面积和孔容越大,则吸附脱硫效果越好,但是其孔径却不是越小越好。燃油等石化产品中的硫化物既包含硫化氢、硫醇、硫醚等小分子,也包括苯并噻吩、二苯并噻吩等大分子,其中噻吩类大分子硫化物含量占总硫化物的60%以上。因此,虽然孔径尺寸小有利于提高活性炭的总表面积和总孔容,但对于脱除噻吩类硫化物其实是不利的。活性炭中孔道结构以直径40-100nm中孔为主,40nm以下小孔为辅,避免100nm大孔产生,这样的孔道结构兼顾了小分子硫化物与大分子硫化物的脱除,综合脱硫效果为最优。因此,从预定孔道结构设计出发,探讨煤、焦油等原料配比,挤压成型压力、炭化温度和时间等制备工艺条件对活性炭形貌结构的影响,调节控制前驱体的网络结构和紧密度,再结合炭化温度和时间的优化制备出具有预定孔道结构的初级活性炭。
作为活化剂的一种可选的实施方式。
所述活化剂包括酸性活化剂和水蒸气助活化剂;其中所述酸性活化剂包括但不限于H3PO4、H3PO3、H2SO4中的至少一种。
可选的,所述官能团包括酸性基团;所述酸性基团包括但不限于:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
具体的,活化工艺是在高温条件下,以活化剂和助活化剂为辅助,碳原子及其他杂原子与活化气体的反应,其主要分为以下三个阶段,第一阶段:开放原来的闭塞孔。第二阶段:扩大原有孔隙。第三阶段:形成新的孔隙。活化过程中主要技术指标为:隔绝空气加热,温度恒定在950,,时间约为5小时。除了大比表面积和预定孔道结构外,活性炭表面丰富的羟基、氨基、羧基等官能团也对其良好的吸附性能发挥了重要作用,这些官能团可以通过范德华力、氢键、库伦力等形式与硫化物相互作用,从而大大提高了活性炭对硫化物的吸附作用,增强了脱硫效率。
而传统的脱硫活性炭制备过程中,多采用K2CO3和Na2CO3等碱性活化剂来在活性炭表面引入更多官能团。K2CO3和Na2CO3的碱性较弱,较少刻蚀周边碳原子,没有大量产生新增的孔隙,导致其振实密度相对较大,也不利于除去噻吩及噻吩类化合物。
优质实用的炭材料不仅需要具有较好的功率特性,还要具有较大的体积比容量。真实密度和质量比容量是影响活性炭体积比容量的重要因素。传统的脱硫活性炭制备过程可以提高活性炭体积比容量,但也使活性炭表面基团总体表现为碱性。对硫化物分子结构进行分析表明,噻吩及噻吩类化合物是硫化物中的主要成分,因其分子量较大,也是含硫化合物中最难以脱除的部分。从分子结构和物性上分析,噻吩及噻吩类化合物是一类弱极性的Lewis碱,其对酸性基团具有更强的亲和作用。因此,使用活化剂通过活化工艺使活性炭表面带上更多的酸性基团,如-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH等,更有利于促进活性炭对硫化物,特别是通常脱硫工艺难以去除的噻吩和噻吩类硫化物的吸附脱除效果。因此,对活化剂和助活化剂类型和用量进行探讨,对活化体系浸渍工艺和活化工艺进行优化,研究各工艺参数变化对活性炭表面官能团种类和数量的影响,并最终建立起活性炭表面基团种类、数量与吸附脱硫效率的对应关系规律,如下所示。
(1)温度。
活化是炭和活化剂在高温下进行的反应。随着温度的升高,反应速度加快,活化速率加大,但是太高的温度容易造成不均匀活化,活化温度过高,中孔减少,针对性吸附力下降。
(2)活化剂和助活化剂
所述活化剂包括酸性活化剂和水蒸气助活化剂;其中所述酸性活化剂包括但不限于H3PO4、H3PO3、H2SO4中的至少一种。所述官能团包括酸性基团;所述酸性基团包括但不限于:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。噻吩及噻吩类化合物是一类弱极性的Lewis碱,其对酸性基团具有更强的亲和作用。因此,使用活化剂通过活化工艺使活性炭表面带上更多的酸性基团,如-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH等,更有利于促进活性炭对硫化物,特别是通常脱硫工艺难以去除的噻吩和噻吩类硫化物的吸附脱除效果。
作为金属化合物负载的一种可选的实施方式。
所述金属化合物负载的方法包括:利用环状空腔结构的分散剂将金属化合物包覆于分散剂的分子空腔中;利用分散剂的亲水外壁,将包覆的金属化合物运送到初级活性炭的预定孔道结构内。
可选的,所述分散剂包括环糊精。
在实施例1中,预定孔道结构的初级活性炭经过活化工艺后,虽然吸附脱硫性能得到了大幅度的提高,但饱和容硫量及脱硫率仍难以满足深度脱硫的要求。如前所述,占硫化物主体的噻吩和噻吩类化合物属于Lewis碱,分子上的硫原子因孤对电子的存在,容易与具有空轨道的原子或分子产生相互作用。一些金属化合物,如Ni、Zn、Cu等金属元素的化合物,其中的金属元素正好满足这样的要求。并且这些金属元素在吸附硫化物后,在一定的温度和压力条件下,能够催化断裂C-S键,使硫元素从硫化物中脱除下来吸附在活性炭中,可以进一步显著提高吸附剂脱硫性能和效果。而传统的简单浸渍负载工艺,不但会造成活性炭孔道结构的堵塞,而且破坏了活性炭表面的官能团,反而会导致负载后的活性炭脱硫性能降低。金属化合物负载的关键在于负载的金属化合物以细小的颗粒形式,均匀的分布在活性炭的预定孔道结构中。过多的负载量、过大的颗粒尺寸、不均匀的聚集分布状态对最终的脱硫性能都是不利的。因此,将使用不同种类金属化合物在特殊分散剂(如环糊精)作用下在活性炭中进行负载,探究金属化合物的负载量、颗粒形态和分布对活性炭脱硫性能和效果的影响,优化工艺条件,制备出具有良好综合性能的深度脱硫活性炭。
此外,本实施例1的可再生型高效深度脱硫活性炭还具有可再生效果。当脱硫活性炭吸附硫化物达到或接近饱和硫容量时,将丧失脱硫性能。为延长脱硫活性炭使用寿命,节约资源,并进一步降低脱硫操作成本,增加石化企业利润率,增强深度脱硫活性炭产品的市场竞争力,探究空气加热再生、氮气加热再生、水蒸气加热再生、混合气体加热再生等方法对再生活性炭脱硫性能的影响,优化再生工艺条件,使深度脱硫活性炭能够多次再生循环使用。
一般的,饱和活性炭再生工艺是采用过热蒸汽和隔绝空气的环境中,在加热到850℃-900℃的基础上,利用过热蒸汽等一系列条件下进行活化再造孔径,完成脱附和孔径疏通再生的方法,其再生性质为纯物理法再生。
高温蒸汽加热再生法在物理反应过程中区分吸附的物质能够解吸和不能够解吸两个类别。针对能够解析的吸附质,其过程是利用吸附在饱和活性炭孔径中的物质能够在高温条件下从活性炭孔隙中脱附,并使其在高温条件下煅烧分解的特点,从而使活性炭原来被堵塞的孔隙打开,恢复其吸附性能。施加高温后,分子振动能增加,改变其吸附平衡关系,使吸附质分子脱离活性炭表面进入气相,该过程不添加任何化学物质。针对不能够解吸的吸附质,利用该工艺对饱和活性炭进行高温再生,对饱和活性炭进行孔径再造,达到活性炭可重复吸收的目的,该再生活性炭仅提供原厂利用。
可选的,对于失活的可再生型高效深度脱硫活性炭,本申请的再生循环使用技术和工艺条件如下:干燥、炭化、活化、尾气处理利用四个过程,其工艺称为一步法。具体操作如下:
(1)干燥阶段。将含水率在50%~86%的湿炭,在100-150℃温度下加热,使炭内吸附水蒸发,同时部分低沸点有机物也随之挥发。在此阶段内所消耗热量占再生全过程总能耗的50%-70%。
(2)焙烧阶段,也称碳化阶段。将湿炭加热升温至150~700℃。不同的有机物随温度升高,分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式,从活性炭的基质上消除。通常到此阶段,再生炭的吸附恢复率已达到60%~85%。
(3)活化阶段。有机物经高温碳化后,有相当部分碳化物残留在活性炭微孔中。此时碳化物在隔绝空气环境中,利用过热水蒸汽进行气化反应,使残留碳化物在850℃左右气化成CO2,CO等气体。使微孔表面得到彻底清理,恢复其吸附性能。
(4)尾气处理利用。气化过程中产生的尾气首先进行热能回收、喷淋、冷却,而后输入锅炉内进行二次煅烧,再用圆柱颗粒活性炭进行吸附,达标排放,二次煅烧热能被用来加热锅炉需要的热水,实现热能重复循环利用,节省资源。
本申请的饱和活性炭加热再生有以下特点:一是再生炭吸附性能高。经再生后的活性炭其吸附性能可达到新炭的95%-98%以上,强度仅降低2%左右。二是再生过程不产生二次污染。对解吸过程中,吸附尾气后的柱状活性炭再生循环利用。对吸收无法解吸的吸附质活性炭进行孔径再造,吸附质还存在于活性炭内,未排出室外,避免二次污染,达到重复利用的目的。
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例2提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭,包括:内设预定孔道结构的初级活性炭、位于初级活性炭表面的官能团和位于预定孔道结构内的金属化合物。
进一步,所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔。
进一步,所述官能团包括酸性基团;所述酸性基团包括:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
关于可再生型高效深度脱硫活性炭的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述,此处不再赘述。
实施例3
在实施例1的基础上,本实施例2提供了一种可再生型高效深度脱硫活性炭在脱除石化产品中硫化物的应用。
可选的,所述石化产品例如但不限于燃油、天然气、液态烃、合成氨等。
可选的,所述硫化物包括但不限于异丁基硫醇、二乙基硫醚、二乙基二硫化物硫化氢、硫醇、硫醚、苯并噻吩、二苯并噻吩、噻吩及噻吩类化合物等。
关于可再生型高效深度脱硫活性炭的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述,此处不再赘述。
实施例4
在实施例1的基础上,本实施例4对可再生型高效深度脱硫活性炭技术指标进行检测,以探究活性炭的大比表面积、预定孔道结构、表面官能团、金属化合物等对活性炭产品力学强度、硫容量、脱硫率、再生使用效果等性能的综合影响,如表2所示。
表2可再生型高效深度脱硫活性炭的技术指标
Figure BDA0002357793140000111
(1)活性炭形貌结构分析:采用原子力显微镜、断面扫描电镜、BET等温吸附等测试手段检测活性炭表面形貌及内部孔径、孔容、比表面积大小,掌握制备工艺条件对活性炭形貌结构的影响规律,制备出具有预定结构的初级活性炭。
(2)活性炭表面官能团分析:采用红外光谱、zeta电位测试、热分析和非水化学滴定结合的方式,对活性炭表面官能团种类和数量进行定性和定量分析,对活化剂和助活性剂类型和用量,及活化体系浸渍工艺与活化工艺进行优化,研究各工艺参数变化对活性炭表面官能团种类和数量的影响,并为最终建立起表面基团种类、数量与活性炭吸附脱硫性能的对应关系规律提供数据。
(3)活性炭中金属化合物负载情况分析:采用X射线荧光光谱、XRD、原子力显微镜、断面扫描电镜对金属化合物在活性炭中的负载量、颗粒形貌和尺寸、分布情况进行观测和分析,通过调整金属化合物用量,及独特的环糊精分散技术,将金属化合物以细小球形颗粒形式,均匀的分散分布到活性炭内部。
(4)活性炭力学性能测试:采用专用钢球耐磨测试仪检测活性炭耐磨性能,采用压缩测试仪检测活性炭压缩强度,确定原料配比、挤压和炭化工艺等制备工艺参数对活性炭力学性能的影响,优化配方设计和制备工艺。
(5)活性炭物理性能检测:采用真空干燥称重法测试活性炭挥发分含量,采用热分析测试活性炭干燥减重量,采用粒度分析仪测试活性炭粒径大小和粒度分布,结合活性炭力学性能测试,优化配方设计及制备工艺参数。
(6)活性炭脱硫性能检测:采用气相色谱和分子光谱,结合微库伦法检测流体通过活性炭前后硫化物含量变化,计算得到活性炭脱硫率;活性炭无法再降低流体中的硫化物含量时,累积吸附的硫化物数量,即为活性炭饱和硫容量。分析活性炭脱硫性能与活性炭制备工艺、活化工艺和金属化合物负载工艺的关系,优化活性炭配方设计、制备和改性工艺,得到性能优良的深度脱硫活性炭产品。
(7)活性炭再生方法研究:采用空气加热再生、氮气加热再生、水蒸气加热再生、或混合气体加热再生等方法对失活活性炭进行再生,研究再生工艺对再生活性炭脱硫性能、力学性能和物理性能的影响,确定可有效延长活性炭使用寿命和使用次数的再生工艺。
综上所述,本可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用制备预定孔道结构的初级活性炭,预定孔道结构兼顾了小分子硫化物与大分子硫化物的脱除,综合脱硫效果为最优,尤其适于脱除噻吩类硫化物;在初级活性炭表面引入酸性官能团,利用噻吩和噻吩类硫化物的弱碱性,更有利于促进活性炭对通常脱硫工艺难以去除的噻吩和噻吩类硫化物的吸附脱除效果;将金属化合物负载到活性炭的预定孔道结构内,可以进一步提升深度脱硫效果,采用了特殊的分散剂(环糊精),利用环糊精独特环状空腔结构,将金属化合物分子络合包覆于环糊精分子空腔中,避免金属化合物聚集成团,并利用环糊精的亲水外壁,将包覆的金属化合物运送到活性炭孔道内部,形成更为均匀的分散分布效果的同时,发挥良好的协同吸附、催化效果,避免了金属化合物的聚集堵塞活性炭孔道结构、破坏活性炭表面官能团的富集,从而将活性炭与金属化合物在脱硫性能上的各自优势真正有效的结合起来。因此,本可再生型高效深度脱硫活性炭具有饱和硫容量大、脱硫率高的特点,其脱硫效果大大优于传统的脱硫活性炭和多孔金属化合物脱硫剂,且成本大大降低,使用周期长,脱硫操作费用低,经济效益非常显著。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种可再生型高效深度脱硫活性炭的制备方法,其特征在于,包括:
制备预定孔道结构的初级活性炭;
活化处理,即通过活化剂在初级活性炭表面引入官能团;以及
金属化合物负载,即在初级活性炭的预定孔道结构中负载金属化合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述活化剂包括酸性活化剂和水蒸气助活化剂;其中
所述酸性活化剂包括H3PO4、H3PO3、H2SO4中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述官能团包括酸性基团;
所述酸性基团包括:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述金属化合物负载的方法包括:
利用环状空腔结构的分散剂将金属化合物包覆于分散剂的分子空腔中;
利用分散剂的亲水外壁,将包覆的金属化合物运送到初级活性炭的预定孔道结构内。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述分散剂包括环糊精。
7.一种可再生型高效深度脱硫活性炭,其特征在于,包括:
内设预定孔道结构的初级活性炭、位于初级活性炭表面的官能团和位于预定孔道结构内的金属化合物。
8.根据权利要求7所述的可再生型高效深度脱硫活性炭,其特征在于,
所述预定孔道结构包括:40-100nm的中孔为主,40nm以下的小孔为辅,无100nm以上的大孔。
9.根据权利要求8所述的可再生型高效深度脱硫活性炭,其特征在于,
所述官能团包括酸性基团;
所述酸性基团包括:-COO-、-NO3 -、-SO4 2-、-OH中的至少一种。
10.一种可再生型高效深度脱硫活性炭在脱除石化产品中硫化物的应用。
CN202010012869.3A 2020-01-07 2020-01-07 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用 Pending CN111135793A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010012869.3A CN111135793A (zh) 2020-01-07 2020-01-07 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010012869.3A CN111135793A (zh) 2020-01-07 2020-01-07 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111135793A true CN111135793A (zh) 2020-05-12

Family

ID=70523833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010012869.3A Pending CN111135793A (zh) 2020-01-07 2020-01-07 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111135793A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828276A (zh) * 2021-08-25 2021-12-24 淮北市森化碳吸附剂有限责任公司 一种降低污染物气体中硫含量的活性炭吸附剂
CN115676826A (zh) * 2022-10-26 2023-02-03 广东韩研活性炭科技股份有限公司 一种工业脱硫用活性炭及其制备方法
CN116924398A (zh) * 2023-07-31 2023-10-24 昆明理工大学 一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品
CN117019128A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 江苏竹海活性炭有限公司 一种活性炭基催化剂及其制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1951541A (zh) * 2005-10-19 2007-04-25 中国石油化工股份有限公司 一种净化处理含硫恶臭废气的工艺方法
CN101111311A (zh) * 2005-01-31 2008-01-23 苏德-化学股份公司 制备用于烃流脱硫的催化剂的方法
CN102188954A (zh) * 2010-03-03 2011-09-21 中国石油天然气股份有限公司 用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭及其制备方法
CN102836634A (zh) * 2012-09-11 2012-12-26 北京世能中晶能源科技有限公司 一种脱硫脱硝的方法
CN103048170A (zh) * 2013-01-18 2013-04-17 东南大学 基于纳米材料的气体采样富集装置
CN104667872A (zh) * 2015-02-12 2015-06-03 江苏竹海活性炭有限公司 一种高效深度脱硫活性炭及其制备方法
CN105664857A (zh) * 2016-04-20 2016-06-15 福建元力环境工程有限公司 一种清洁环保高效的活性炭再生装置
CN106378120A (zh) * 2016-09-06 2017-02-08 湖南富腾科技有限公司 活性炭再生系统和再生方法
CN106702538A (zh) * 2016-12-08 2017-05-24 北京化工大学 一种高性能活性碳纤维的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101111311A (zh) * 2005-01-31 2008-01-23 苏德-化学股份公司 制备用于烃流脱硫的催化剂的方法
CN1951541A (zh) * 2005-10-19 2007-04-25 中国石油化工股份有限公司 一种净化处理含硫恶臭废气的工艺方法
CN102188954A (zh) * 2010-03-03 2011-09-21 中国石油天然气股份有限公司 用于吸附脱除汽油中硫化物的活性炭及其制备方法
CN102836634A (zh) * 2012-09-11 2012-12-26 北京世能中晶能源科技有限公司 一种脱硫脱硝的方法
CN103048170A (zh) * 2013-01-18 2013-04-17 东南大学 基于纳米材料的气体采样富集装置
CN104667872A (zh) * 2015-02-12 2015-06-03 江苏竹海活性炭有限公司 一种高效深度脱硫活性炭及其制备方法
CN105664857A (zh) * 2016-04-20 2016-06-15 福建元力环境工程有限公司 一种清洁环保高效的活性炭再生装置
CN106378120A (zh) * 2016-09-06 2017-02-08 湖南富腾科技有限公司 活性炭再生系统和再生方法
CN106702538A (zh) * 2016-12-08 2017-05-24 北京化工大学 一种高性能活性碳纤维的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNING ZHOU ET AL.: ""Liquid-Phase Adsorption of Multi-Ring Thiophenic Sulfur Compounds on Carbon Materials with Different Surface Properties"", 《J. PHYS. CHEM. B》 *
余谟鑫等: ""活性炭吸附柴油中多环噻吩硫研究进展"", 《功能材料》 *
傅大放等: "《给水处理导学》", 31 May 2011, 东南大学出版社 *
施亚钧等: "《气体脱硫》", 31 May 1986, 上海科学技术出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828276A (zh) * 2021-08-25 2021-12-24 淮北市森化碳吸附剂有限责任公司 一种降低污染物气体中硫含量的活性炭吸附剂
CN115676826A (zh) * 2022-10-26 2023-02-03 广东韩研活性炭科技股份有限公司 一种工业脱硫用活性炭及其制备方法
CN116924398A (zh) * 2023-07-31 2023-10-24 昆明理工大学 一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品
CN116924398B (zh) * 2023-07-31 2024-05-14 昆明理工大学 一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品
CN117019128A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 江苏竹海活性炭有限公司 一种活性炭基催化剂及其制备方法和应用
CN117019128B (zh) * 2023-10-09 2023-12-12 江苏竹海活性炭有限公司 一种活性炭基催化剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111135793A (zh) 可再生型高效深度脱硫活性炭及其制备方法和应用
Wang et al. Preparation of activated carbon from peanut shell with KOH activation and its application for H2S adsorption in confined space
Hou et al. Facile preparation of multi-porous biochar from lotus biomass for methyl orange removal: Kinetics, isotherms, and regeneration studies
Liu et al. Mechanism of sulfamic acid modified biochar for highly efficient removal of tetracycline
CN104667872B (zh) 一种高效深度脱硫活性炭及其制备方法
Zhou et al. Synthesis of honeycomb lignin-based biochar and its high-efficiency adsorption of norfloxacin
CN100486689C (zh) 一种脱硫脱氮吸附剂的再生方法
Kwaśny et al. Sorbents Used for Biogas Desulfurization in the Adsorption Process.
Yu et al. Biosorbents based on agricultural wastes for ionic liquid removal: An approach to agricultural wastes management
CN110652965B (zh) 半焦基活性碳吸附材料及其制备方法和用途
Ren et al. Fe–N complex biochar as a superior partner of sodium sulfide for methyl orange decolorization by combination of adsorption and reduction
Shen et al. Adsorption of 4-chlorophenol by wheat straw biochar and its regeneration with persulfate under microwave irradiation
Zhou et al. High capacity adsorption of oxytetracycline by lignin-based carbon with mesoporous structure: Adsorption behavior and mechanism
CN111921363B (zh) 一种煤气干法净化用高效脱硫剂及其制备方法和应用
Chen et al. Coke powder improving the performance of desulfurized activated carbon from the cyclic thermal regeneration
Wang et al. Preparation of powdered activated coke for SO2 removal using different coals through a one-step method under high-temperature flue gas atmosphere
Wen et al. Synthesis of hierarchical porous carbon with high surface area by chemical activation of (NH4) 2C2O4 modified hydrochar for chlorobenzene adsorption
CN108554368A (zh) 一种脱除低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法及应用
Chen et al. Enhanced adsorptive removal of methylene blue by low-temperature biochar derived from municipal activated sludge
Hou et al. Insights into the adsorption of CO2, SO2 and NOx in flue gas by carbon Materials: A critical review
Yang et al. Integrated “adsorption-catalysis-adsorption” green strategy for efficient adsorption for the removal of methylene blue and catalytic preparation of hydrocarbon-rich, low N/O bio-oil
Jafarian et al. Sargassum macro-algae-derived activated bio-char as a sustainable and cost-effective adsorbent for cationic dyes: A joint experimental and DFT study
Yang et al. Understanding effects of potassium activator on the porous structure and adsorption performance of bluecoke-based porous powder during microwave heating
KR101512562B1 (ko) 플라타너스낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제의 제조방법
Mhemed et al. A novel low-cost material for thiophene and toluene removal: Study of the tire pyrolysis volatiles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512