化學(xué)氧化法脫除石油焦中化合態(tài)硫的研究

孫婧榕（中國(guó)石油化工股份有限公司華東分公司實(shí)驗(yàn)研究中心，江蘇　揚(yáng)州　225000）

化學(xué)氧化法脫除石油焦中化合態(tài)硫的研究

孫婧榕（中國(guó)石油化工股份有限公司華東分公司實(shí)驗(yàn)研究中心，江蘇揚(yáng)州225000）

在本文中，主要是對(duì)硝酸、硝酸冰醋酸混合液以及王水在石油焦中化合態(tài)硫的脫除作用進(jìn)行研究，采用的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析方法。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可以得知，在進(jìn)行脫硫操作時(shí)，石油焦粒越小，其脫硫效果越好，此外，隨液固比和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)等操作都會(huì)增加脫硫率，而在脫硫操作達(dá)到飽和后，其趨于穩(wěn)定。對(duì)于三種不同的脫硫物質(zhì)，王水的效果是最好的，在采用王水進(jìn)行脫硫操作時(shí)，其工藝條件需要保持在：顆粒大小為0.1mm左右，液固比為20ML/g。脫硫時(shí)間為20h，反應(yīng)時(shí)的溫度需要控制在50℃，在這一條件下的脫硫操作是最佳的，其脫硫率達(dá)到了42.3%。

石油焦；脫硫；化學(xué)氧化；化合態(tài)硫

對(duì)于石油焦，其是煉油產(chǎn)業(yè)中比較常見(jiàn)的一種副產(chǎn)物，對(duì)于這一物質(zhì)，其根據(jù)硫的含量將其分為兩種不同的硫焦，分別是高硫焦和低硫焦，對(duì)于高硫焦，其主要作為一種燃料進(jìn)行使用，而對(duì)于低硫焦，其通過(guò)加工可以用于鋁用預(yù)焙陽(yáng)極的制作。對(duì)于石油焦中的硫，其在進(jìn)行加工的過(guò)程中往往會(huì)通過(guò)炭陽(yáng)極的電解作用生成二氧化硫氣體，其對(duì)空氣具有非常大的危害。隨著我國(guó)原油產(chǎn)量的不斷增加，石油焦脫硫工藝的研究逐漸成為石油行業(yè)發(fā)展中的重點(diǎn)研究項(xiàng)目，但由于傳統(tǒng)的溶劑脫硫效率較低，加上成本較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的需要，本文研究的是一種化學(xué)氧化脫硫方法，其通過(guò)對(duì)脫硫操作中的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)高效脫硫。

1　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1實(shí)驗(yàn)材料和儀器

在本次實(shí)驗(yàn)中，采用的是高硫石油焦，其硫的含量高達(dá)3.39%，然后配置需要的冰醋酸、硝酸、鹽酸和王水，并對(duì)其進(jìn)行提純處理。硫檢測(cè)儀采用的是HDS3000型全自動(dòng)檢測(cè)儀，其能夠?qū)κ徒怪械牧蚝窟M(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。此外，還有Nicolet6700型傅里葉紅外光譜儀等。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

選擇一定體積的硝酸、硝酸-冰醋酸混合液和王水，將相同數(shù)量且大小相似的石油焦顆粒放入溶液中，通過(guò)攪拌棒對(duì)其進(jìn)行攪拌，使顆粒在溶液中混合均勻，然后通過(guò)液固比和溫度的控制，對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行抽真空處理，然后將處理完成的混合液進(jìn)行分離，得到脫硫石油焦濾餅，對(duì)其進(jìn)行清洗，并在真空干燥箱中對(duì)其進(jìn)行干燥處理，這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就完成了。最后對(duì)石油焦中的硫脫除率進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算：

Y=（W1-W2）/W1×100%

該公式中的Y為脫硫率，W1代表實(shí)驗(yàn)前的石油焦硫含量，W2為實(shí)驗(yàn)操作后的硫含量。

2　結(jié)果與討論

2.1石油焦顆粒大小對(duì)脫硫率的影響研究

通過(guò)本次研究可以得知，在對(duì)石油焦顆粒進(jìn)行脫硫操作時(shí)，其顆粒的大小和脫硫效率之間存在著一定的影響，隨著石油焦顆粒的減小，其脫硫的效率也在逐漸提高。這是由于隨著顆粒的體積縮小，其同氧化劑之間的接觸面積比越來(lái)越大，能夠大大提高脫硫效率。而在三種溶液脫硫?qū)嶒?yàn)中，最佳的脫硫氧化劑為王水。

2.2液固比對(duì)脫硫率的影響

通過(guò)對(duì)不同液固比的脫硫效率進(jìn)行研究可以得知，脫硫率隨著液固比的變化呈現(xiàn)一種曲線變化，首先，脫硫率隨著液固比的增加而增加，在達(dá)到峰值后，脫硫率隨著液固比的增加而趨于平穩(wěn)，變化點(diǎn)為20mL/g。對(duì)于這種現(xiàn)象，其主要是由于液固比在達(dá)到一定值后，反應(yīng)液中的石油焦顆粒和反應(yīng)液之間的接觸面積不在發(fā)生變化，而在達(dá)到節(jié)點(diǎn)之前，脫硫率隨著接觸面積的增加而逐漸增加。因此，脫硫率會(huì)先增加，然后呈現(xiàn)一種平穩(wěn)的趨勢(shì)，此外，對(duì)于三種脫硫溶液，王水的脫硫率是最高的。

2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫硫率的影響

對(duì)于反應(yīng)時(shí)間和脫硫率之間的關(guān)系，其呈現(xiàn)一種先增長(zhǎng)后平穩(wěn)的變化過(guò)程，而在這一反應(yīng)過(guò)程中，王水溶液的脫硫率變化是最快的，最慢的溶液是硝酸。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到20h后，脫硫率基本不再發(fā)生變化，這是由于隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，石油焦中的硫含量在逐漸減少，脫硫20h之后，石油焦中的化合態(tài)硫基本上已經(jīng)和氧化劑反應(yīng)完全，因此，其脫硫率不再發(fā)生明顯的變化。對(duì)于三種溶液，其在反應(yīng)過(guò)程中的變化趨勢(shì)是一致的。

2.4反應(yīng)溫度對(duì)脫硫率的影響

通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度和脫硫率之間的關(guān)系進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)溫度的增加，各氧化劑的脫硫率也在逐漸增加，且不同氧化劑之間的變化趨勢(shì)一致，但在梵音溫度達(dá)到50℃時(shí)，各氧化劑的脫硫率都不在增加，甚至還會(huì)有一定的下降。通過(guò)對(duì)不同氧化劑之間的脫硫率進(jìn)行觀察可以得知，王水的脫硫率是所有氧化劑中最高的，在最佳條件下，王水的脫硫率能夠達(dá)到42.3%。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得知，對(duì)于三種氧化劑溶液，其隨著石油焦顆粒的減小，脫硫率也在逐漸增加，此外，液固比的增加以及反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)等都會(huì)增加石油焦的脫硫率，但這些條件在達(dá)到一定數(shù)值后，脫硫率不再增加。對(duì)于三種氧化劑，其中王水的脫硫率明顯高于其他兩種氧化劑，其最佳的脫硫率條件為：顆粒大小0.1mm，液固比控制在20mL/g，反應(yīng)時(shí)間為20h，反應(yīng)溫度控制在50℃左右，在這一條件下，王水的脫硫率能夠達(dá)到42.3%左右。

［1］肖勁，楊思蔚，賴延清，李劼.混合酸脫除石油焦中硫的研究［J］.礦冶工程，2010，03：62-65.

［2］肖勁，楊思蔚，賴延清，李劼.化學(xué)氧化法脫除石油焦中的硫［J］.化工環(huán)保，2010，03：199-202.

［3］張艷，夏金童，楊勝，趙敬利，趙慶才，李允柱，劉奉來(lái).化學(xué)預(yù)氧化對(duì)高硫石油焦煅燒脫硫的影響［J］.炭素技術(shù)，2012，03：19-22.