活性炭纤维对硫醇的吸附与脱除性能的研究

• 作者: 徐志达 曾汉民
• 来源期刊: 高科技纤维与应用
• 学科: 工学
• 关键词: ACF 吸附 硫醇 汽油 脱硫醇
• 年，卷（期）: 2002,（2）
• 所属期刊栏目: 论文摘要
• 页码范围: 38-40
• 页数: 3页
• 分类号: TQ342+.74
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-9815.2002.02.010

摘要

在石油组成中,除含有各种烃类化合物之外,还含有少量非烃化合物,如含有硫、氮、氧及微量的多种金属元素的化合物.但正是这些在石油中仅含百分之几的非烃组分时炼油工艺、产品质量和对自然环境造成不良的影响.其中,硫醇对汽油质量的影响很大,催化裂化汽油、热裂化汽油、焦化汽油以及直馏汽油中的硫醇是造成汽油恶臭、腐蚀和生成胶质(沉淀)的主要原因.为此汽油产品对硫醇的含量都有严格的要求,一般要求其硫醇硫含量不大于10-6,或者通过博士试验(Doctor Test是一种定性检验汽油中硫醇的方法). 活性炭纤维(ACF)是1970年代发展起来的1种新型高效吸附材料.考虑到ACF具有独特的孔结构,且能根据需要调节孔径,改变外形结构,制成所需的形状,并可负载各种活性组分,因而是1种高效、高选择性的新型脱硫剂.其吸附-脱附速度快、吸附效率高、处理能力大、阻力小、再生容易的优越性,使脱硫剂用量大大减少,从而缩小设备体积和占地面积,也使系统能耗显著降低,这些对脱硫装置的投资和降低运行费用是很有利的.此外,ACF对某些化学反应具有明显的催化活性,因此它无论是作为催化剂还是催化载体,都显示出广阔的应用前景. 本文采用碳化活化1步法,制备了含氮的聚丙烯腈基ACF(NACF)和含碳量高、价格便宜的沥青基ACF(PACF).结果表明,随着活化温度的提高或活化时间的延长,ACF的比表面积逐步增大,但其活化收率下降,碳含量基本保持不变,NACF的氮含量随活化温度的提高而线性下降. ACF为乱层类石墨结构,NACF的表观微晶尺寸比PACF的稍大,无明显的中孔和大孔,孔径都在10A以下.随活化温度的提高,微孔比表面积和微孔体积都下降,但平均孔径增大.由OPAN碳化活化制成NACF后,不但纤维强度大大下降,而且纤维直径也大大变小.而PCF碳化活化制成PACF后,直径不变,但纤维强度有所下降. 本文研究了ACF对正丁硫醇的吸附与脱除性能.结果表明,随活化温度的提高,NACF对正丁硫醇蒸汽的吸附量增大;而PACF对正丁硫醇蒸汽的吸附量在活化温度875℃时出现最大值.随活化时间的延长,NACF对正丁硫醇蒸汽的吸附量在90min出现最大值;而PACF对正丁硫醇蒸汽的吸附在90min后趋于平稳. 活化温度在800℃以上,活化时间在 30min 以上,制成的NACF才能吸附已烷溶液中的正丁硫醇,而单纯的PACF只能吸附少量已烷溶液中的正丁硫醇.ACF负载钴盐后,可用于吸附脱除已烷溶液中的正丁硫醇.负载钴盐用的NACF的活化温度必须在800℃以上,活化时间必须在30min以上,才能使已烷溶液中的硫醇含量降到10-6以下.而负载钴盐用的PACF的活化温度对脱硫醇效果几乎无影响,但活化时间必须在90min以上,才能使已烷溶液中的硫醇硫含量降到10-6以下.浸渍ACF的钴盐浓度和碱浓度以及吸附条件对吸附效果都有影响. 本文研究了ACF对催化裂化汽油中硫醇的吸附与脱除性能.结果表明,随着活化温度提高或活化时间延长,ACF对汽油中硫醇的吸附量增大.活化温度在800℃以上和活化时间在90min以上制得的NACF才能使汽油中的硫醇硫含量降到10-6以下;而单纯PACF的吸附不可能使汽油中硫醇硫含量降到10-6以下.ACF负载钴盐后可用于脱除汽油中的硫醇.ACF活化条件、浸渍条件及吸附条件都会影响脱硫醇效果. 动态吸附实验结果表明,单纯的NACF丝可以吸附汽油中一部分硫醇,但不能把硫醇硫含量降到10-6以下而达到脱除硫醇的目的.NACF丝负载钴盐后的脱硫醇效果大大增加,且比活性炭(GAC)好得多;模拟工业生产的无碱脱臭工艺,在高空速(8-18h-1)条件下,ACF的脱硫醇能力是GAC的1.8-6.7倍;再生使用的脱硫醇效果依然很好. 本文还探讨了ACF吸附与脱除硫醇的机理.发现ACF对硫醇的吸附性能不仅与ACF的比表面积有关,还与其孔结构及表面官能团有关.含氮的NACF对硫醇具有特殊的吸附能力,是因为其中的氮原子具有催化活性.ACF负载磺化酞菁钴后主要表现为氧化作用,但孔结构对其有影响.钴盐对氧分子有活化作用,氧化反应是通过中心金属钴传递电子.在碱和空气的存在下,可把硫醇氧化为二硫化物.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	曾汉民	中山大学材料科学研究所	100	1741	24.0	36.0
2	徐志达	中山大学材料科学研究所	5	105	4.0	5.0