遲 瑩

活性炭載體酸處理方式對脫砷性能的影響

遲 瑩

（沈陽三聚凱特催化劑有限公司，遼寧 沈陽 110144）

采用不同處理方式對活性炭載體進行處理，對處理后載體進行脫砷劑樣品制備。以催化裂化汽油為原料油，注入砷化氫氣體，獲得含砷原料油。通過液相脫砷評價，考察活性炭載體不同處理方式對脫砷性能的影響。研究表明：8%硝酸處理后水洗至中性的載體制備的脫砷劑脫砷性能最好，平均轉化率可達98.42%。

活性炭；液相脫砷；酸處理

隨著原油質量劣質化趨勢發(fā)展，煉化生產過程中各中間餾分的組成趨于復雜化，雜質含量不斷增加[1-2]。石油烴中的砷化物會嚴重影響石油的加工，主要表現為砷化物使催化劑中毒。因此，研究者一直在努力探索各種有效的砷化物脫除方法，以便把石油烴加工中砷化物的中毒作用降低到最低限 度[3-4]。

對于不同的工藝流程和不同原料的預脫砷精制處理，所要求的脫砷效果亦有所不同：加氫重汽油原料中砷質量濃度小于10 μg·L-1[5-6]，裂解制乙烯原料、催化重整工藝、FCC 汽油原料要求砷質量濃度小于20 μg·L-1[7-8]。這給石油烴的脫砷提出了更高的要求，石油烴脫砷技術只有不斷發(fā)展才能滿足當代石油、石化工業(yè)的需要。目前，針對烴類化合物的脫砷方法主要有吸附脫砷技術和臨氫脫砷技 術[9-11]。以活性炭為載體，負載活性金屬銅鎳及其活性金屬氧化物后可以制得高效低溫吸附脫砷 劑[12-13]。

以活性炭為載體制備的脫砷劑具有較高的脫砷精度及砷容[14-15]?；钚蕴烤哂休^大的比表面積，表面易被氧化從而生成表面官能團。含氧官能團中酸性化合物容易吸收極性化合物，而堿性化合物則易吸附極性較弱或非極性物質。因此通過對活性炭載體進行處理，從而改變其對吸附質的吸附性能，增加其表面官能團的極性，從而提高脫砷精度及砷容。

1 實驗部分

1.1 脫砷機理

砷化物在脫砷劑的催化作用下，首先發(fā)生氫解反應，生成AsH3，AsH3與活性金屬反應生成穩(wěn)定的多種形式的金屬砷化物。

R3As + 3H2→3RH +AsH3；

AsH3+ M → MAs + 3/2H2。

1.2 實驗試劑及儀器

試劑：硝酸，分析純；水，去離子水。

儀器：RPP-200As微機砷測定儀，泰州中環(huán)分析儀器有限公司。

1.3 載體預處理及樣品制備

分別采取水洗方式及不同質量分數的硝酸洗滌的方法對載體進行預處理，分別取100 g活性炭載體，水洗或酸洗30 min，酸洗后載體水洗至不同pH值，控至不滴水，120 ℃烘干。稱取一定量上述載體，浸漬一定量活性組分，經干燥、焙燒后制得脫砷劑成品。

表1 樣品

1.4 樣品的脫砷評價

靜態(tài)評價：稱取所需樣品3 g放入250 mL錐形瓶中，加200 mL含砷汽油，磁力攪拌，用移液管取樣10 mL測定吸附后油品中砷質量濃度（微機砷測定儀），直至吸附達到平衡。

動態(tài)評價：評價采用固定床法，以含砷汽油為原料油，在空速為4 h-1條件下，以下進上出方式通過反應管，常溫常壓條件下反應。反應管內徑 20 mm，脫砷劑粒度20～40目（0.38～0.83 mm），裝劑量20 mL。

2 結果與討論

2.1 載體處理方式的確定

以靜態(tài)評價方式對未處理、水洗處理、8%硝酸處理并洗至中性載體制備的脫砷劑樣品（1#、2#、4#）進行評價，考察3個樣品的脫砷速率。原料油質量濃度為423.9 μg·L-1，評價結果見表2。

表2 評價結果

對應的脫砷轉化率見圖1。

圖1 脫砷轉化率

有表2及圖1可以看出，4#樣品在60 min即達到吸附平衡，1#、2#樣品在120 min達到吸附平衡；從吸附量來看，4#樣品的吸附量遠大于1#、2#樣品。這說明經硝酸處理后的載體制備的脫砷劑，有助于提高砷容及脫砷效率。

2.2 不同質量分數硝酸處理載體

分別采用不同質量分數的硝酸（5%、8%、10%）對活性炭載體進行預處理制得脫砷劑成品3#、4#、5#，并以靜態(tài)評價方式進行脫砷速率的考察，原料油中砷質量濃度為82 μg·L-1，評價結果見表3。

表3 評價結果

對應的脫砷轉化率見圖2。

圖2 脫砷轉化率

由表3和圖2可以看出，4#樣品的脫砷速率最快，在30 min時即達到吸附平衡。延長吸附時間至240 min，未出現脫附現象。這說明經8%硝酸處理后的載體具有較高的脫砷速率。

2.3 酸處理至不同pH值對脫砷性能的影響

采用質量分數為8%的硝酸對活性炭載體進行預處理，分別水洗至pH為2、4、6，并以此載體進行樣品制備，脫砷劑成品分別記為6#、7#、4#。采用靜態(tài)評價方式進行樣品評價，原料油中砷質量濃度為78 μg·L-1，評價結果見表4。

表4 評價結果

對應的脫砷轉化率見圖3。由表4和圖3可以看出，實驗初期6#、7#油品中出現活性炭粉末，分析是酸使活性炭的強度變低不耐攪拌所致。若硝酸處理后不處理至中性，殘留的硝酸根雖然不影響活性組分的負載，但載體易碎，影響油品質量。因此載體經酸洗后須處理至中性。

圖3 脫砷轉化率

2.4 不同方式處理載體至中性對脫砷性能的影響

活性炭載體經8%硝酸處理后，分別采用水洗及烘干方式將載體處理至中性，并制備脫砷劑成品4#、8#，以動態(tài)評價方式進行脫砷精度及砷容考察，原料油質量濃度為324.3 μg·L-1，評價結果見表5。

表5 評價結果

對應的脫砷轉化率見圖4。

在相同的評價條件下，兩種樣品的脫砷效果均良好。在前3天出口均為0，在第4天時8#樣品出口出現數值，而4#樣品在第5天出口出現數值。8#樣品出口平均值為16.91 μg·L-1，平均轉化率為94.79%；4#樣品出口平均值為5.12 μg·L-1，平均轉化率為98.42%。結果表明，8%硝酸水洗至中性樣品4#的脫砷效果好于烘干至中性樣品8#。

圖4 脫砷轉化率

3 結 論

以活性炭為載體的脫砷劑，載體處理方式對脫砷劑脫砷效果具有重大影響?；钚蕴枯d體經8%硝酸酸洗后并水洗至中性，脫砷效率可達98.42%，如果不達到中性，影響脫砷劑強度及油品質量。

［1］羅祥生，晁會霞，劉子杰，等. Ni/Al2O3-ZnO催化劑在FCC重汽油加氫脫砷的應用研究[J]. 欽州學院學報，2018，33（3）：75-79.

［2］呂新良．丙烯精制過程中脫砷劑的選用及效果研究[D].天津：天津大學，2005．

［3］楊乾堅，李雪，李鑫. PHG-161脫砷催化劑在FCC汽油加氫裝置首次應用[J]. 煉油技術與工程，2020，50（5）：34-36.

［4］李天明，李俊奎，任凱，等. M-PHG催化裂化汽油加氫改質技術特點及其工業(yè)應用效果[J]. 石油煉制與化工，2020，51（6）：98-101.

［5］晁會霞，廖斌，方義．催化汽油吸附脫砷性能的影響[J]. 煉油技術與工程，2011，41（7）：36-38．

［6］鞠雅娜，梅建國，蘭玲，等.催化裂化汽油選擇性加氫脫硫改質組合技術的工業(yè)應用[J]．石化技術與應用，2019，37（2）：112-115．

［7］楊乾堅，張俊杰，潘登，等．催化輕汽油溶劑抽提脫硫工藝與醚化 LNE-2工藝在輕汽油醚化裝置上的聯(lián)合應用[J]．現代化工，2019，39（1）：205-208．

［8］張星，張崇偉，尹恩杰，等．FCC汽油脫砷技術選擇[J]．當代化工，2010，39（1）：23-25．

［9］周曉奇. 水煤氣脫砷的研究[A]. 全國工業(yè)催化信息站.第2屆全國工業(yè)催化技術及應用年會論文集[C].全國工業(yè)催化信息站，2005.

［10］劉坤紅，鞠雅娜，蘭玲，等．FCC汽油吸附脫砷劑的表征及其脫砷 機理[J]．石油學報（ 石油加工） ，2019，35（ 1） ： 28-34．

［11］鞠雅娜，李天舒，胡亞瓊，等．催化裂化重汽油臨氫脫砷劑的研究與開發(fā)[J]．工業(yè)催化，2019，27（10）：61-66．

［12］張本鑌，劉運權，葉躍元．活性炭制備及其活化機理研究進展[J]．現代化工，2014，34（3）：34-39．

［13］辛靖，楊國明，王連英，等. 脫砷劑的研究進展及制備[J]. 當代化工，2021，50（1）：132-136.

［14］馮琪，姜增琨，李陽，等. 活性炭改性對催化劑脫砷性能的影響[J]. 化工進展，2021，40（6）：3215-3223.

［15］閆闖，李迅羽，趙素云，等. 表面活性劑對催化裂化汽油脫砷劑性能影響的研究[J]. 能源化工，2018，39（5）：15-19.

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

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

The activated carbon carrier was treated by different methods, and the samples of dearsenization agent were prepared. 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%.

Activated Carbon; Dearsenic in liquid phase; Acid treatment

2021-07-12

遲瑩（1985-），女，滿族，遼寧省丹東市人，中級工程師，碩士，2011年畢業(yè)于遼寧科技大學化學工藝專業(yè)，研究方向：凈化劑研發(fā)。

TE624

A

1004-0935（2022）01-0034-04