载硫活性炭脱汞剂制备及脱汞性能实验研究

作     者：MUKAMURARA DELPHINE 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘学武

授予年度：2019年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：载硫多孔活性炭 汞的吸附 高温渗硫 超临界流体沉积 天然气 固定床 

摘      要：近年来,天然气作为清洁能源广泛应用于发电、化工、城市燃气等领域。然而,在天然气开采和运输过程中,汞元素的存在会对人体健康、铝设备和生态环境等造成危害。汞具有毒性、持久性、生物累积性和大范围的传播性。它会腐蚀铝设备,导致容器减压、管道泄漏和爆炸。因此,实现含汞天然气的高效且经济的净化已成为天然气循环利用发展中亟待解决的问题之一。在工业上,活性炭常用作天然气中汞的吸附剂。根据活性炭的孔结构和比表面积的微观性质,实验中用硫对活性炭进行改性,并用固定床吸附装置评价吸附剂的吸附能力。本实验主要采用高温硫化法和超临界流体沉积法制备硫浸渍的多孔活性炭。高温硫化法制备硫浸渍多孔活性炭的主要影响因素有浸渍时间、浸渍温度和硫碳比;超临界流体沉积法的主要影响因素包括温度、压力、浸渍比和共溶剂。研究结果表明:采用高温硫浸渍法合成了硫浸渍的多孔活性炭,并在小型固定床反应器中,将所合成的吸附剂应用于去除天然气中的汞元素。设计了一系列的实验探究了Hg的最佳捕获条件。此外,实验结果表明,脱除Hg的最佳条件分别为:硫与活性炭的浸渍比为1:10、浸渍温度为350℃以及浸渍时间为3小时。高温可以改变活性炭的表面性质,从而形成了新的活性吸附位点。首先,随着浸渍温度的逐渐升高,硫浸渍的多孔活性炭的吸附容量随之增大。然而,当浸渍温度高于500℃时、硫浸渍的多孔活性炭的吸附容量开始减小。研究表明,制备的吸附剂能够以较高的吸附效率去除大量的Hg（23.615mg/g）。本研究工作可为天然气发电厂在相同条件下脱除汞提供参考。在超临界实验中,压力和温度对试样有很大的影响。其中优化制备的吸附剂在12.5 MPa下,反应器温度在40～80°C时,吸附剂具有最佳的吸附能力。二硫化碳溶液是促进硫进入活性炭孔隙,提高硫装填效率的共溶剂。