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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：417發(fā)布時間：2021-11-29
用活性炭去除氫硫化物的研究，KOH / CaO浸漬活性炭在相對濕度的(RH)的影響，二氧化碳(CO 2)，甲烷(CH 4)，氧氣(O 2上2H)存在和氣體時空速吸附動力的研究調(diào)查。熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是高溫能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，適用于熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)生產(chǎn)。在MCFCs中使用可再生能源，如生物質(zhì)或廢物衍生燃料對于減少化石燃料的依賴性，加強(qiáng)能源安全和支持環(huán)境可持續(xù)性至關(guān)重要。沼氣是一種可再生生物燃料，可能是垃圾填埋場或厭氧消化氣體。其組成在很大程度上取決于原料，但主要由甲烷(CH 4)(45-75%)和二氧化碳(CO 2)(25-50%)組成，較少量(ppm)的污染物(硫化氫H 2 S)，有機(jī)硫，氨，鹵代烴和硅氧烷)。這些污染物，特別是H 2 S，降低燃料電池電極中催化劑的活性，也可能導(dǎo)致金屬外圍設(shè)備的腐蝕。因此， 沼氣中的 H 2 S必須降低到MCFC容限極限(<1 ppm)。
H 2 S去除的常用方法涉及過濾床上的生物脫硫，NaOH /水洗滌，胺系吸收，吸附和催化氧化。在這些方法中，由于材料成本較低且工藝效率更高，因此優(yōu)選活性炭上的H 2 S吸附/氧化。活性炭表面性質(zhì)，即孔體積，表面積和化學(xué)性質(zhì)決定了總吸附性能。為了提高比吸附和催化性能，研究了苛性堿(NaOH，KOH)浸漬和碳酸鈉和碳酸鉀。已知溫度，氣體速度，H 2 S濃度和氣流濕度是H 2 S吸附過程中的重要參數(shù)。已知溫度，氣體速度，H 2 S濃度和氣流濕度是H 2 S吸附過程中的重要參數(shù)。已知溫度，氣體速度，H 2 S濃度和氣流濕度是H 2 S吸附過程中的重要參數(shù)。
在本研究中，研究了相對濕度，CO 2，CH 4，O 2濃度和氣時空速(GHSV)對KOH和CaO浸漬的活性炭對H 2 S去除的影響。活性炭樣品的X射線衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡與能量色散X射線檢測器(SEM-EDX)，熱重分析(TGA)，紅外光譜(FTIR)和氮吸附分析脫硫試驗前后。
活性炭實驗裝置
用于吸附實驗的活性炭是韓研出品的木質(zhì)的KOH / CaO浸漬的活性炭顆粒。該材料是由韓研活性炭專門開發(fā)的通過吸附進(jìn)行沼氣脫硫。其粒徑，BET表面積和微孔體積分別為4mm，878.1m 2 / g和0.4cm 3 / g。樣品的體積密度為460kg / m 3。圖1所示的實驗裝置用于吸附實驗。測試反應(yīng)系統(tǒng)由供氣系統(tǒng)(氣體循環(huán)器和質(zhì)量流量控制器)，反應(yīng)器，不銹鋼沖擊器，恒濕器和氣體分析系統(tǒng)組成。所有的行，以及從反應(yīng)器到氣相色譜儀的線路。通過置于反應(yīng)器中的熱電偶測量溫度。活性炭顆粒填充在垂直固定床管式反應(yīng)器，它被放置在管式爐。管式反應(yīng)器的外徑和內(nèi)徑分別為9.53mm(3/8“)和6mm(?1/4")。
活性炭的H 2 S吸附實驗
在研究的部分中，通過使用2cm 3(0.92g )的三個不同相對濕度(RH)(0%，35%，70%)在環(huán)境條件(T = 25℃ )的活性炭，GHSV為15000h -1。實驗矩陣如表1所示。在實驗中硫化氫的量保持恒定在50ppm。在第二部分，為了研究氣體速度對吸附容量的影響，在90%RH的環(huán)境條件(T = 25℃)下，通過使用4cm 3(1.84g)的活性炭進(jìn)行吸附實驗，用的5000?兩個不同GHSVs -1和15000個? -1在CH 4 / CO 2 / O 2的氣氛。在實驗中，進(jìn)料中的硫化氫量保持恒定在400ppm。表2顯示了這些實驗的實驗矩陣。為了滿足MCFC要求，在1 ppm出口H 2 S濃度下停止動態(tài)測試。通過等式(i)計算1ppm處的H 2 S硫去除能力：表2顯示了這些實驗的實驗矩陣。為了滿足MCFC要求，在1 ppm出口H 2 S濃度下停止動態(tài)測試。通過等式(i)計算1ppm處的H 2 S硫去除能力：表2顯示了這些實驗的實驗矩陣。為了滿足MCFC要求，在1 ppm出口H 2 S濃度下停止動態(tài)測試。通過等式(i)計算1ppm處的H 2 S硫去除能力：其中S cap(mg / mg)是硫容量，單位硫(mg)/ g吸附劑(mg); S 濃度(ppm)是氣體混合物中的總硫濃度; Q(L / min)是送往反應(yīng)器的總氣體流量; t(min)id突破時間; 32000 mg / mol是硫的摩爾重量; 22.4(L / mol)是理想的氣體摩爾體積，m sorb(mg)是被測活性炭的質(zhì)量; 10 6是從ppm到摩爾濃度的轉(zhuǎn)換因子。
經(jīng)過一系列測試后得到結(jié)果，該研究集中在KOH / CaO浸漬的活性炭在沼氣氣氛下去除H 2 S 的吸附動力學(xué)。在環(huán)境溫度下研究了相對濕度，CO 2，CH 4和O 2存在及GHSV的影響。水，氧和較低GHSV的存在對活性炭性能有有益的影響。CO 2由于其酸性特性而降低了吸附能力。在CH 4(60%)/ CO 2(38%)/ O 2(2%)氣體氣氛中，在環(huán)境溫度RH 90和5000h下，在KOH / CaO摻雜的活性炭中獲得13%的吸附能力-1 GHSV。
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