活性炭吸附柴油脫硫

　　化石燃料的燃燒會(huì)引起空氣污染，會(huì)造成很多環(huán)境問(wèn)題。諸如二氧化硫，一氧化氮，一氧化碳，顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)化合物等空氣污染物的排放來(lái)自各種來(lái)源，尤其是內(nèi)燃機(jī)中燃料的燃燒。為了控制這些排放，煉油廠通常采用加氫處理以減少燃料中存在的硫，氮，氧，芳烴的含量。由于通過(guò)常規(guī)加氫處理方法去除難熔硫化合物超出某些閾值仍然具有挑戰(zhàn)性，因此已經(jīng)研究了幾種替代方法來(lái)降低燃料中難降解物質(zhì)的含量。本次研究的目的是研究含硫柴油的間歇式吸附脫硫工藝，并研發(fā)有椰殼制成的活性炭吸附劑，用于柴油的吸附脫硫。

　　硫化合物在柴油中是不可取的，因?yàn)檫@些化合物會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械產(chǎn)生腐蝕并造成環(huán)境破壞。吸附脫硫是一種過(guò)程，該過(guò)程取決于固體吸附劑的選擇性吸收燃料中有機(jī)硫化合物的能力。研究相互影響的參數(shù)，以改善硫化合物的吸附并找到合適的吸附條件。通過(guò)不同的吸附動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證了吸附過(guò)程的控制機(jī)理。硫的去除是精制的重要步驟原油的燃燒，因?yàn)榱蚧�合物的燃燒產(chǎn)物是酸雨和環(huán)境污染的主要原因。吸附技術(shù)很簡(jiǎn)單，當(dāng)硫分子附著在活性炭上并與燃料分開時(shí)，就會(huì)發(fā)生吸附。

　　活性炭吸附柴油脫硫

　　在研究測(cè)試中，柴油的吸附脫硫是通過(guò)使用椰殼制成的活性炭進(jìn)行的，該活性炭是韓研專為柴油脫硫研發(fā)的。柴油樣品是從當(dāng)?shù)氐募佑驼臼占�的。直接使用活性炭進(jìn)行分批平衡實(shí)驗(yàn)，該活性炭被不同的活化劑進(jìn)行活化，分批實(shí)驗(yàn)使用50ml的柴油樣品進(jìn)行。并借助磁力攪拌器在室溫下固定固定1、2、3、4小時(shí)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以測(cè)試活性炭的使用量，接觸時(shí)間和直到平衡的粒徑。收集樣品過(guò)濾并使用UV-可見159分光光度計(jì)分析其含硫量。該數(shù)據(jù)用于研究吸附等溫線。

　　接觸時(shí)間對(duì)脫硫的影響

　　使用通過(guò)不同活化劑(如Cacl2，Zncl2，H2SO4等多種活化劑)活化的活性炭進(jìn)行批量實(shí)驗(yàn)。估計(jì)的結(jié)果為選擇活化劑作進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)提供了思路。由于在吸附劑劑量為10gms時(shí)，使用活化劑H2SO4去除活性炭的硫效率較高，原始樣品的濃度為334.5ppm，如圖1所示。

　　圖1：不同活化劑活化的活性炭對(duì)柴油脫硫。

　　脫硫吸附等溫線吸附等溫線

　　通過(guò)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合到Langmuir和Freundlich等溫線，完成了吸附脫硫過(guò)程的平衡表征。吸附等溫線表明，隨著溶液中平衡濃度的增加，硫的吸附量增加。應(yīng)用Langmuir和Freundlich模型方程對(duì)硫的吸附等溫線進(jìn)行了分析。1/n值表示良好的吸附Freundlich模型比Langmuir模型(R2=0.817)擬合效果更好(R2=0.831)。

　　圖2：Langmuir等溫線柴油通過(guò)活性炭去除硫。

　　活性炭柴油脫硫的動(dòng)力學(xué)分析

　　硫的去除將通過(guò)動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)行分析。將對(duì)脫硫動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，將批處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合到動(dòng)力學(xué)速率方程中，并對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。將依賴于吸附能力隨時(shí)間獲得的數(shù)據(jù)用于動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)在室溫下選擇60,120,180,240分鐘的接觸時(shí)間來(lái)進(jìn)行脫硫的動(dòng)力學(xué)分析。擬一階模型和擬二階模型的動(dòng)力學(xué)分析均采用以下方式進(jìn)行：所用吸附劑的平衡吸附容量qe包括240分鐘后測(cè)得的值。

　　一階速率方程和二階速率方程將用于解釋硫，將估算速率常數(shù)下的動(dòng)力學(xué)。進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)椰子殼活性炭對(duì)柴油機(jī)吸附脫硫的適用性。將依賴于吸附能力隨時(shí)間獲得的數(shù)據(jù)用于動(dòng)力學(xué)分析。根據(jù)將數(shù)據(jù)擬合到一階和二階模型的結(jié)果，表No1給出了偽一階和偽二階反應(yīng)模型的R2值。圖3分別顯示了偽一階速率方程和偽二階速率方程的測(cè)試。從數(shù)據(jù)擬合到各種模型的結(jié)果來(lái)看，根據(jù)一階和二階反應(yīng)模型的R2值表明偽一階反應(yīng)模型的相關(guān)系數(shù)值接近1，因此可以更好地描述數(shù)據(jù)。

　　圖3：活性炭吸附柴油脫硫的一階動(dòng)力學(xué)和二階動(dòng)力學(xué)。

　　活性炭是一種吸附柴油脫硫吸附劑的良好選擇。在接觸溫度，吸附劑劑量和硫濃度的影響下，在大氣溫度和壓力下，使用活性炭在批次實(shí)驗(yàn)中對(duì)柴油進(jìn)行脫硫。并比較吸附前后柴油中的硫含量。采用指定活化劑制成的活性炭吸附脫硫使柴油中的硫減少了原來(lái)硫含量的80%以上。一階和二階模型用于吸附劑的動(dòng)力學(xué)研究。一階模型提供了更好的結(jié)果，對(duì)于二階模型，可獲得更好的結(jié)果。使用Freundlich和Langmuir吸附等溫線關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。均衡數(shù)據(jù)用Freundlich等溫線模型描述。

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