活性炭载体酸处理方式对脱砷性能的影响-辽宁化工2022年01期

摘      要： 采用不同处理方式对活性炭载体进行处理，对处理后载体进行脱砷剂样品制备。以催化裂化汽油为原料油，注入砷化氢气体，获得含砷原料油。通过液相脱砷评价，考察活性炭载体不同处理方式对脱砷性能的影响。研究表明：8%硝酸处理后水洗至中性的载体制备的脱砷剂脱砷性能最好，平均转化率可达98.42%。

关  键  词：活性炭;液相脱砷;酸处理

中图分类号：TE624     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）01-0034-04

随着原油质量劣质化趋势发展，炼化生产过程中各中间馏分的组成趋于复杂化，杂质含量不断增加^[1-2]。石油烃中的砷化物会严重影响石油的加工，主要表现为砷化物使催化剂中毒。因此，研究者一直在努力探索各种有效的砷化物脱除方法，以便把石油烃加工中砷化物的中毒作用降低到最低限   度^[3-4]。

对于不同的工艺流程和不同原料的预脱砷精制处理，所要求的脱砷效果亦有所不同：加氢重汽油原料中砷质量浓度小于10 μg·L^{-1 [5-6]}，裂解制乙烯原料、催化重整工艺、FCC 汽油原料要求砷质量浓度小于20 μg·L^{-1 [7-8]}。这给石油烃的脱砷提出了更高的要求，石油烃脱砷技术只有不断发展才能满足当代石油、石化工业的需要。目前，针对烃类化合物的脱砷方法主要有吸附脱砷技术和临氢脱砷技   术^[9-11]。以活性炭为载体，负载活性金属铜镍及其活性金属氧化物后可以制得高效低温吸附脱砷   剂^[12-13]。

以活性炭为载体制备的脱砷剂具有较高的脱砷精度及砷容^[14-15]。活性炭具有较大的比表面积，表面易被氧化从而生成表面官能团。含氧官能团中酸性化合物容易吸收极性化合物，而碱性化合物则易吸附极性较弱或非极性物质。因此通过对活性炭载体进行处理，从而改变其对吸附质的吸附性能，增加其表面官能团的极性，从而提高脱砷精度及砷容。

1  实验部分

1.1  脱砷机理

砷化物在脱砷剂的催化作用下，首先发生氢解反应，生成AsH₃，AsH₃与活性金属反应生成稳定的多种形式的金属砷化物。

R₃As + 3H₂→3RH +AsH₃ ;

AsH₃+ M → MAs + 3/2H₂ 。

1.2  实验试剂及仪器

试剂：硝酸，分析纯;水，去离子水。

仪器：RPP-200As微机砷测定仪，泰州中环分析仪器有限公司。

1.3  载体预处理及样品制备

分别采取水洗方式及不同质量分数的硝酸洗涤的方法对载体进行预处理，分别取100 g活性炭载体，水洗或酸洗30 min，酸洗后载体水洗至不同pH值，控至不滴水，120 ℃烘干。称取一定量上述载体，浸渍一定量活性组分，经干燥、焙烧后制得脱砷剂成品。

1.4  样品的脱砷评价

静态评价：称取所需样品3 g放入250 mL锥形瓶中，加200 mL含砷汽油，磁力搅拌，用移液管取样10 mL测定吸附后油品中砷质量浓度（微机砷测定仪），直至吸附达到平衡。

动态评价：评价采用固定床法，以含砷汽油为原料油，在空速为4 h^-1条件下，以下进上出方式通过反应管，常温常压条件下反应。反应管内径     20 mm，脱砷剂粒度20～40目（0.38～0.83 mm），装剂量20 mL。

2  结果与讨论

2.1  载体处理方式的确定

以静态评价方式对未处理、水洗处理、8%硝酸处理并洗至中性载体制备的脱砷剂样品（1^#、2^#、4^#）进行评价，考察3个样品的脱砷速率。原料油质量浓度为423.9 μg·L^-1，评价结果见表2。

对应的脱砷转化率见图1。

有表2及图1可以看出，4^#样品在60 min即达到吸附平衡，1^#、2^#样品在120 min达到吸附平衡;从吸附量来看，4^#样品的吸附量远大于1^#、2^#样品。这说明经硝酸处理后的载体制备的脱砷剂，有助于提高砷容及脱砷效率。

2.2  不同质量分数硝酸处理载体

分别采用不同质量分数的硝酸（5%、8%、10%）对活性炭载体进行预处理制得脱砷剂成品3^#、4^#、5^#，并以静态评价方式进行脱砷速率的考察，原料油中砷质量浓度为82 μg·L^-1，评价结果见表3。

对应的脱砷转化率见图2。

由表3和图2可以看出，4^#样品的脱砷速率最快，在30 min时即达到吸附平衡。延长吸附时间至240 min，未出现脱附现象。这说明经8%硝酸处理后的载体具有较高的脱砷速率。

2.3  酸处理至不同pH值对脱砷性能的影响

采用质量分数为8%的硝酸对活性炭载体进行预处理，分别水洗至pH为2、4、6，并以此载体进行样品制备，脱砷剂成品分别记为6^#、7^#、4^#。采用静态评价方式进行样品评价，原料油中砷质量浓度为78 μg·L^-1，评价结果见表4。

对应的脱砷转化率见图3。由表4和图3可以看出，实验初期6^#、7^#油品中出现活性炭粉末，分析是酸使活性炭的强度变低不耐搅拌所致。若硝酸处理后不处理至中性，残留的硝酸根虽然不影响活性组分的负载，但载体易碎，影响油品质量。因此载体经酸洗后须处理至中性。

2.4  不同方式处理载体至中性对脱砷性能的影响

活性炭载体经8%硝酸处理后，分别采用水洗及烘干方式将载体处理至中性，并制备脱砷剂成品4^#、8^#，以动态评价方式进行脱砷精度及砷容考察，原料油质量浓度为324.3 μg·L^-1，评价结果见表5。

对应的脱砷转化率见图4。

在相同的评价条件下，两种样品的脱砷效果均良好。在前3天出口均为0，在第4天时8^#样品出口出现数值，而4^#样品在第5天出口出现数值。8^#样品出口平均值为16.91 μg·L^-1，平均转化率为94.79%;4^#样品出口平均值为5.12 μg·L^-1，平均转化率为98.42%。结果表明，8%硝酸水洗至中性样品4^#的脱砷效果好于烘干至中性样品8^#。

3  结 论

以活性炭为载体的脱砷剂，载体处理方式对脱砷剂脱砷效果具有重大影响。活性炭载体经8%硝酸酸洗后并水洗至中性，脱砷效率可达98.42%，如果不达到中性，影响脱砷剂强度及油品质量。

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Effect of Acid Treatment Methods of Activated Carbon Carrier on Performance of Arsenic Removal

CHI Ying

（Shenyang Sanjukaite Catalyst Co.， Ltd.， Shenyang Liaoning 110144， China）

Abstract：  The activated carbon carrierRNP5FgO8HHrdF8PIt5zdKKDx59x35tmmDjKExsLGq88= was treated by different methods， and the samples of dearsenization agent were preXxzSuhy4LAAs7nGc4Ee1AEAOHgzeCTI55M8hHpKC24M=pared. Arsenic-containing feedstock was obtained by injecting hydrogen arsenide gas into FCC gasoline as feedstock. The effects of different treatment methods of activated carbon carrier on the performance of arsenic removal were investigated by evaluating arsenic removal in liquid phase. The results showed that the dearsenization agent prepared by 8% nitric acid treated carrier with water washing to neutral had the best dearsenization performance and the average conversion reached 98.42%.

Key words：  Activated Carbon; Dearsenic in liquid phase; Acid treatment