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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：1995發布時間：2021-11-29
活性炭去除焦油和顆粒，由于活性炭具有較大的比表面積和各種孔隙度，因此被廣泛用作焦油裂化和吸附的催化劑載體。在一項研究中Cu負載的活性炭在270°C達到幾乎99%的甲苯轉化率。有關干氣凈化技術的許多研究已經得到結果。然而，即使在實驗室規模測試中，使用來自生物質氣化的真實氣體的催化劑及其使用壽命的研究還是不夠的。
然這項研究先前已經報道了去除焦油和脫硫用活性炭材料，有必要開發一種氣體清洗過程集成在BTL過程中的每個步驟：除去焦油和顆粒的物質和脫硫。為了提高總處理生物質液化的能量效率的同時除去這些雜質還沒有得到充分報道。如果實現去除這些雜質的一體化工藝，可以有助于降低工廠設施，并降低投資成本。而且，關于大規模使用生物質氣化爐的熱氣凈化方面的研究還不夠，甚至還沒有足夠的研究。因此，在本研究中，有效的硫化合物吸附劑研究實驗室規模使用鐵負載活性炭。在臺架規模上，使用有效的Fe負載的活性炭來去除來自生物質氣化的產物氣體中的焦油，顆粒和硫化合物。基于所得結果，討論了使用Fe負載的碳同時施加熱氣凈化過程到總生物質液化過程的可能性。
作為硫化合物的吸附劑，使用活性炭和兩種Fe負載活性炭。用浸漬法將Fe負載在活性炭上。這些樣品的浸漬的Fe含量分別是9wt%和17wt%。未改性的市售活性炭由Fe0表示，Fe含量分別為9重量%和17重量%的兩種Fe負載活性炭樣品分別由Fe9和Fe17表示。向活性炭中添加Fe使BET表面積降低約6%，并且Fe9的質構參數與Fe17的相似。所有的活性炭不僅有微孔，而且還有直徑達40nm的中孔，并且Fe的加入對孔隙分布沒有影響。
添加鐵對活性炭的影響
在H2S和COS存在的條件下，研究了Fe在活性炭中的加入對脫硫行為的影響，圖1顯示了Fe0，Fe9和Fe17在350℃下的穿透曲線。采用合成氣，COS和H2S的混合氣體作為進料氣體。合成氣體積流量(N2中200ppmv)和H2S(N2中200ppmv)的比例為8：1：1因此，COS和H2S濃度為20ppmv的進料氣體被提供給吸附劑層。隨著鐵含量的增加，突破時間從48小時增加到136小時。顯然，向活性炭中添加Fe有助于同時去除H2S和COS。
圖1. 350°C時的突破曲線(原料氣體：CO：41.0體積%，H 2：28.1體積%，CH 4：4.2體積%，CO 2：0.4體積%，C 2 H 4：0.1體積%，N 2：26.3體積%，H 2 S：20ppmv，COS：20ppmv)，SV(350℃)= 1592h -1。Fe含量為9wt%和17wt%的兩種Fe負載活性炭樣品由Fe9和Fe17表示。
硫化合物的去除和水煤氣變換反應
圖2顯示了作為時間函數的氣化器(燃燒區，還原區和氣化器出口)和活化的過濾器A和B的溫度變化。在富氧空氣/CO2氣化操作(10：23-17：41)期間，燃燒區(900-1200℃)的溫度足夠高，而還原區和氣化器出口的溫度保持穩定在大約820和480℃。當產品氣體通過兩個活化的過濾器(13：30-17：00)時，過濾器A和B的溫度分別為250-350和10-200℃。盡管沒有示出，活化的過濾器A和B的溫度穩定在320-350和60-170℃，其中從每個采樣口收集焦油，顆粒和氣體。
圖2. 氣化爐和活性炭過濾器的溫度隨時間的變化。
焦油和顆粒的去除
分析從SP1，SP2和SP3收集的氣體中焦油和顆粒的濃度。來自SP1的焦油和顆粒的濃度分別為2428和2244mg Nm-3。這些結果與在大氣壓下用空氣氣化得到的產品氣中的焦油(0.1-5g / Nm 3)和顆粒(0.1-8g Nm -3)下抽式固定床氣化爐。這些結果表明，在加入純氧和CO的2作為氣化劑的空氣只對焦油和顆粒的排放行為稍有影響。通過活性炭過濾器A和B，焦油和顆粒物的濃度分別降低到305和662 mg Nm -3，然后分別降低到102和181 mg Nm -3。因此，與原料氣(SP1)相比，焦油和顆粒的濃度分別降低了1/24和1/12。
在沒有蒸汽的進料氣流下進行的實驗室測試中，Fe含量為0-17%，突破時間從48小時增加到136小時。Fe負載活性炭表面促進了COS+H 2 →H 2 S+CO反應。采用Fe負載活性炭同時去除H 2 S和COS，利用蒸汽進料氣流，促進反應COS+H 2 O→H 2 S+CO 2和水煤氣變換反應。蒸汽的突破時間幾乎與沒有蒸汽的突破時間相同。然而，含硫化合物對蒸汽的吸附能力高于沒有蒸汽的吸附能力。
在臺架試驗中，除去含硫化合物，三環和四環多環芳烴以及顆粒，并通過在320-350℃下用Fe9填充的過濾器促進水煤氣變換反應。H 2 S和COS 的濃度降低到0.1ppmv以下，得到H 2 / CO比為1.2 的氣體。隨后在60-170℃通過第二過濾器除去顆粒和單環和雙環PAH，除了苯的情況下。在通過兩個活性炭過濾器時，焦油和顆粒物的濃度分別從2428降至102 mg Nm -3和2244 mg / m 3至181 mg Nm -3。
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