活性炭去除焦油和颗粒

活性炭去除焦油和颗粒,由于活性炭具有较大的比表面积和各种孔隙度,因此被广泛用作焦油裂化和吸附的催化剂载体。在一项研究中Cu负载的活性炭在270°C达到几乎100%的甲苯转化率。有关干气净化技术的许多研究已经得到结果。然而,即使在实验室规模测试中,使用来自生物质气化的真实气体的催化剂及其使用寿命的研究还是不够的。

 然这项研究先前已经报道了去除焦油和脱硫用活性炭材料,有必要开发一种气体清洗过程集成在BTL过程中的每个步骤:除去焦油和颗粒的物质和脱硫。为了提高总处理生物质液化的能量效率的同时除去这些杂质还没有得到充分报道。如果实现去除这些杂质的一体化工艺,可以有助于降低工厂设施,并降低投资成本。而且,关于大规模使用生物质气化炉的热气净化方面的研究还不够,甚至还没有足够的研究。因此,在本研究中,有效的硫化合物吸附剂研究实验室规模使用铁负载活性炭。在台架规模上,使用有效的Fe负载的活性炭来去除来自生物质气化的产物气体中的焦油,颗粒和硫化合物。基于所得结果,讨论了使用Fe负载的碳同时施加热气净化过程到总生物质液化过程的可能性。

 作为硫化合物的吸附剂,使用活性炭和两种Fe负载活性炭。用浸渍法将Fe负载在活性炭上。这些样品的浸渍的Fe含量分别是9wt%和17wt%。未改性的市售活性炭由Fe0表示,Fe含量分别为9重量%和17重量%的两种Fe负载活性炭样品分别由Fe9和Fe17表示。向活性炭中添加Fe使BET表面积降低约6%,并且Fe9的质构参数与Fe17的相似。所有的活性炭不仅有微孔,而且还有直径达40nm的中孔,并且Fe的加入对孔隙分布没有影响。

 添加铁对活性炭的影响

 在H2S和COS存在的条件下,研究了Fe在活性炭中的加入对脱硫行为的影响,图1显示了Fe0,Fe9和Fe17在350℃下的穿透曲线。采用合成气,COS和H2S的混合气体作为进料气体。合成气体积流量(N2中200ppmv)和H2S(N2中200ppmv)的比例为8:1:1因此,COS和H2S浓度为20ppmv的进料气体被提供给吸附剂层。随着铁含量的增加,突破时间从48小时增加到136小时。显然,向活性炭中添加Fe有助于同时去除H2S和COS。

 图1. 350°C时的突破曲线(原料气体:CO:41.0体积%,H 2:28.1体积%,CH 4:4.2体积%,CO 2:0.4体积%,C 2 H 4:0.1体积%,N 2:26.3体积%,H 2 S:20ppmv,COS:20ppmv),SV(350℃)= 1592h -1。Fe含量为9wt%和17wt%的两种Fe负载活性炭样品由Fe9和Fe17表示。

 硫化合物的去除和水煤气变换反应

 图2显示了作为时间函数的气化器(燃烧区,还原区和气化器出口)和活化的过滤器A和B的温度变化。在富氧空气/CO2气化操作(10:23-17:41)期间,燃烧区(900-1200℃)的温度足够高,而还原区和气化器出口的温度保持稳定在大约820和480℃。当产品气体通过两个活化的过滤器(13:30-17:00)时,过滤器A和B的温度分别为250-350和10-200℃。尽管没有示出,活化的过滤器A和B的温度稳定在320-350和60-170℃,其中从每个采样口收集焦油,颗粒和气体。

 图2. 气化炉和活性炭过滤器的温度随时间的变化。

 焦油和颗粒的去除

 分析从SP1,SP2和SP3收集的气体中焦油和颗粒的浓度。来自SP1的焦油和颗粒的浓度分别为2428和2244mg Nm-3。这些结果与在大气压下用空气气化得到的产品气中的焦油(0.1-5g / Nm 3)和颗粒(0.1-8g Nm -3)下抽式固定床气化炉。这些结果表明,在加入纯氧和CO的2作为气化剂的空气只对焦油和颗粒的排放行为稍有影响。通过活性炭过滤器A和B,焦油和颗粒物的浓度分别降低到305和662 mg Nm -3,然后分别降低到102和181 mg Nm -3。因此,与原料气(SP1)相比,焦油和颗粒的浓度分别降低了1/24和1/12。

 在没有蒸汽的进料气流下进行的实验室测试中,Fe含量为0-17%,突破时间从48小时增加到136小时。Fe负载活性炭表面促进了COS+H 2 →H 2 S+CO反应。采用Fe负载活性炭同时去除H 2 S和COS,利用蒸汽进料气流,促进反应COS+H 2 O→H 2 S+CO 2和水煤气变换反应。蒸汽的突破时间几乎与没有蒸汽的突破时间相同。然而,含硫化合物对蒸汽的吸附能力高于没有蒸汽的吸附能力。

 在台架试验中,除去含硫化合物,三环和四环多环芳烃以及颗粒,并通过在320-350℃下用Fe9填充的第一过滤器促进水煤气变换反应。H 2 S和COS 的浓度降低到0.1ppmv以下,得到H 2 / CO比为1.2 的气体。随后在60-170℃通过第二过滤器除去颗粒和单环和双环PAH,除了苯的情况下。在通过两个活性炭过滤器时,焦油和颗粒物的浓度分别从2428降至102 mg Nm -3和2244 mg / m 3至181 mg Nm -3。