含硫化合物气体一般都是有毒有害的物质,不仅严重地威胁人的健康,也会引起设备、管路腐蚀、催化剂中毒和产品质量下降等问题,因此必须对含硫化合物的污染进行控制。柱状活性炭由于本身具有发达的孔结构和比表面积,吸附能力很强,脱硫时硫化物以原形态或氧化后的单质硫形态被吸附在活性炭表面,因而其脱硫兼具物理吸附、化学吸附、催化氧化以及催化转化等特点,使其成为更具有吸引力的脱硫方法。但是人们在近些年来的生产中发现活性炭在脱H2S的出口气中,有一种比H2S更难脱除的硫化物——COS的形成。COS比H2S更容易使后续催化剂发生S中毒。活性炭仿佛违背了它的基本功能,不是在脱硫,而是在放硫。柱状活性炭基干法脱硫过程中的放硫关系到活性炭基脱硫的应用领域,因此研究避免和降低活性炭基脱硫过程中放硫是非常必要的。前人的研究都是在100℃以上的温度下进行的,几乎没有涉及到常温下活性炭脱H2S过程中COS形成的研究。而且对于COS的形成机理,也没有统一的认识。本实验就是在常温下,以工厂中常用的几种活性炭为研究对象,在固定床反应装置上,分别在氧气氛、水气氛、水氧混合气氛中考察了活性炭脱H2S过程中COS的产生情况。并通过改变可能形成COS的C源和S源,来探讨COS的形成机理。
采用红外、TPD、N2吸附、酸碱滴定等表征手段和测试方法,探讨与分析了四种柱状活性炭之间的不同,从而得出活性炭本身性质对COS产生的影响。为未来活性炭基脱硫剂(催化剂)研究、开发及使用提供依据。实验结果表明:在常压、500ml/min流量时,当温度低于100℃,气体组分无论是CO+N2+H2S. C02+N2+H2S. CO+N2+02+H2S还是C02+N2+02+H2 S,气相中都不产生COS。这表明在低于100℃情况下,COS的产生主要发生在柱状活性炭上,而在气相中不形成;在常温下,COS的C源来自于CO,S源来自于活性炭脱H2S过程中产生的单质S;常温下活性炭脱H2S形成COS的机理为CO*+S→COS;各种气氛对COS的生成影响不同,O2的加入可以抑制COS的形成,H20的加入增加COS的形成,活性炭在正常工况的条件下产生的COS的量要小于其他条件;活性炭本身性质的不同对COS产生的影响主要有两点:第一,活性炭的孔结构。柱状活性炭比表面积、孔容越大,微孔占的比重越多,COS产生的量就越少;第二,活性炭表面的碱性基团的含量。表面碱性含量越高,越不利于COS的形成。