S Zorb吸附劑顆?；钚晕环植紝?duì)汽油脫硫率的影響

張同旺， 武雪峰， 劉凌濤， 朱丙田， 韓 穎， 張 樂

(中國(guó)石化 石油化工科學(xué)研究院， 北京 100083)

S Zorb吸附劑顆?；钚晕环植紝?duì)汽油脫硫率的影響

張同旺， 武雪峰， 劉凌濤， 朱丙田， 韓 穎， 張 樂

(中國(guó)石化 石油化工科學(xué)研究院， 北京 100083)

采用固定床微型反應(yīng)器，考察了S Zorb吸附劑的脫硫規(guī)律。脫硫率的歷史曲線表明，脫硫速率與汽油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合一級(jí)反應(yīng)的關(guān)系，且脫硫速率常數(shù)與吸附劑顆粒未占據(jù)活性位的量呈線性關(guān)系。中型實(shí)驗(yàn)時(shí)，不同吸附劑顆粒的持硫量相同，吸附劑顆粒的活性位近似呈Delta分布；而工業(yè)過程中，不同吸附劑顆粒的持硫量不同，其活性位呈其他的分布形式，吸附劑顆?；钚晕环植夹问降牟煌怪行蛯?shí)驗(yàn)的脫硫率與工業(yè)脫硫率存在差異。將一階動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)用于離析模型，建立了任意概率分布函數(shù)時(shí)脫硫率的表達(dá)式。在平均持硫量相同的條件下，吸附劑顆?；钚晕怀蔇elta分布時(shí)的脫硫率小于吸附劑活性呈其他分布時(shí)的脫硫率，并得到了差值表達(dá)式。將固定床微型反應(yīng)器得到的初始脫硫速率常數(shù)應(yīng)用于脫硫率的差值表達(dá)式，對(duì)于不同有限區(qū)間內(nèi)的活性位正態(tài)概率密度分布，平均持硫量越小、分布區(qū)間越寬，中型實(shí)驗(yàn)的脫硫率與工業(yè)脫硫率的差值越大。

吸附劑； 活性； 持硫量； 脫硫率； Delta分布

汽油中含有硫醇、硫醚、噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩及其衍生物等硫化物，燃燒后會(huì)釋放SO2，造成環(huán)境污染。隨著汽車保有量的持續(xù)增加和國(guó)家環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，對(duì)汽油中硫含量的要求越來越苛刻，車用汽油的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷升級(jí)[1-2]。我國(guó)現(xiàn)行的車用汽油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為GB17930-2013，要求汽油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須低于50 μg/g。在北京、上海等大城市實(shí)施了更加嚴(yán)格的清潔汽油地方標(biāo)準(zhǔn)，要求汽油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g。根據(jù)汽油質(zhì)量升級(jí)的要求，2017年將在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)行國(guó)V質(zhì)量要求。在我國(guó)，催化裂化汽油是車用汽油的主要成分，必須經(jīng)過深度脫硫處理后才能使其硫含量符合環(huán)保法規(guī)的要求[3]。

S Zorb工藝是Conoco Phillips公司開發(fā)的一種利用吸附方法降低汽油硫含量的工藝技術(shù)。在吸附劑中Ni的催化作用下，汽油中的硫化物和H2反應(yīng)生成H2S，H2S迅速被吸附劑中的ZnO捕獲存儲(chǔ)在吸附劑上，達(dá)到了吸附強(qiáng)化脫硫的效果；吸附劑經(jīng)再生-還原過程重新使用，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)吸附脫硫過程。S Zorb工藝具有脫硫深度高、辛烷值損失小的特點(diǎn)，因此得到了廣泛關(guān)注。中國(guó)石化于2007年從Conoco Phillips公司買斷了S Zorb脫硫技術(shù)[4-5]，但與該技術(shù)配套的吸附劑生產(chǎn)技術(shù)由德國(guó)南方化學(xué)公司所掌握，且該技術(shù)運(yùn)行過程中也存在一些問題，如細(xì)粉多、劑耗高等，影響了汽油產(chǎn)品的質(zhì)量，無法滿足長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。為了更好地實(shí)現(xiàn)汽油的質(zhì)量升級(jí)，中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院承接了S Zorb技術(shù)的消化吸收、優(yōu)化以及再創(chuàng)新的任務(wù)，開發(fā)出新型S Zorb吸附劑，并建成了相應(yīng)的評(píng)價(jià)吸附劑性能的中型實(shí)驗(yàn)裝置。在相同吸附劑、相同操作條件下，中型實(shí)驗(yàn)裝置獲得的脫硫率略低于工業(yè)裝置的脫硫率。在排除了流化、傳質(zhì)等因素對(duì)脫硫率的影響后，發(fā)現(xiàn)吸附劑的活性位分布對(duì)脫硫率具有重要影響，故就吸附劑活性位分布對(duì)脫硫率的影響進(jìn)行深入分析，希望建立中型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與工業(yè)化數(shù)據(jù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提高吸附劑性能評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度，并為優(yōu)化工業(yè)操作提供指導(dǎo)。

1 采用固定床反應(yīng)器吸附脫硫的脫硫率-時(shí)間曲線

固定床微型反應(yīng)器具有返混小、裝劑量少、吸附劑活性分布清晰、溫度容易控制、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好等特點(diǎn)，是開展動(dòng)力學(xué)研究的主要反應(yīng)器之一，故筆者首先采用固定床微型反應(yīng)器，考察汽油脫硫的動(dòng)力學(xué)。

吸附劑活性反映了吸附劑對(duì)脫硫速率的影響程度，是判斷吸附劑效能高低的標(biāo)準(zhǔn)。此處采用脫硫速率常數(shù)表示吸附劑活性，即單位反應(yīng)物質(zhì)量濃度條件單位時(shí)間、單位質(zhì)量吸附劑脫除硫化物的質(zhì)量。在吸附劑活性衰變前測(cè)得的速率常數(shù)為初始速率常數(shù)，隨反應(yīng)進(jìn)行，吸附劑逐漸失活，脫硫速率常數(shù)減小[6]。由于硫占據(jù)了吸附劑上的活性位，使吸附劑活性隨硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即持硫量增加而逐漸降低，不同吸附劑顆粒持硫量的差異決定了吸附劑顆粒的活性位分布。康菲公司的研究結(jié)果表明，吸附劑活性與吸附劑上活性位的量呈線性關(guān)系[7]，如式(1)所示。

k=ks(C0-C)

(1)

式(1)中，C0為初始活性位的摩爾濃度，mol/m3；C為被占據(jù)的活性位的摩爾濃度，mol/m3；ks為初始脫硫速率常數(shù)，kg/(mol·s·MPa)。若固定床反應(yīng)器中的吸附脫硫?yàn)橐患?jí)反應(yīng)，則脫硫速率與汽油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和系統(tǒng)壓力關(guān)系如式(2)所示。

(2)

式(2)中，p0為系統(tǒng)壓力，MPa；z為距反應(yīng)器入口處的軸向距離，m；F為進(jìn)料質(zhì)量流率，kg/(m2·s)；ys為產(chǎn)物硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)。應(yīng)用此模型，得到產(chǎn)物硫含量的歷史曲線表達(dá)式(3)。

(3)

式(3)中，m為無因次軸向距離；T為無因次反應(yīng)時(shí)間；y為產(chǎn)物硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)與原料硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比，它們分別由式(4)～(6)表示。

(4)

(5)

(6)

X=1-y

(7)

采用固定床微型反應(yīng)器和某煉油廠的新鮮SZorb吸附劑，在裝劑量15g、質(zhì)量空速5h-1、反應(yīng)溫度400℃、反應(yīng)壓力1.38MPa、氫/油摩爾比0.3的條件下，產(chǎn)物硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)與原料硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比y的歷史趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可見，在反應(yīng)初期，吸附劑活性高，脫硫率接近100%，隨反應(yīng)進(jìn)行，吸附劑的持硫量變大，被占據(jù)的活性位數(shù)量增加，吸附劑的脫硫活性降低，故產(chǎn)物中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，到反應(yīng)后期，吸附劑幾乎完全失去活性。

圖1 微型固定床反應(yīng)器吸附脫硫產(chǎn)物的y的歷史曲線Fig.1 The y historical curve of the desulfurization product in fixed-bed microreactorm=7.664θ=400℃； p0=1.38 MPa； MHSV=5 h-1； n(H2)/n(Oil)=0.3

應(yīng)用式(3)對(duì)圖1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，得到圖1 中的實(shí)線，當(dāng)其置信度為0.95時(shí)，參數(shù)的置信區(qū)間為7.553～7.775，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型曲線的相關(guān)系數(shù)為0.984，二者吻合較好，表明新型吸附劑的活性與吸附劑活性位的量呈線性關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)后期，實(shí)驗(yàn)值低于模型計(jì)算值，這可能是由于除催化吸附脫硫外，還存在部分熱解脫硫所致。

2 中型實(shí)驗(yàn)裝置與工業(yè)裝置所得脫硫率的差異

中型實(shí)驗(yàn)裝置為半連續(xù)式操作的裝置，如圖2所示。吸附劑的預(yù)硫化和再生均為間歇式操作，吸附脫硫反應(yīng)為連續(xù)式操作。關(guān)閉計(jì)量閥，將新鮮吸附劑裝入流化床反應(yīng)器，在相應(yīng)操作條件下通入含CS2的汽油進(jìn)行預(yù)硫化，產(chǎn)品中未檢測(cè)出CS2，故認(rèn)為汽油中的硫被完全吸附在吸附劑上，當(dāng)吸附劑上的持硫量達(dá)到10%時(shí)，完成預(yù)硫化過程。將所有吸附劑移至流化床再生器中進(jìn)行貧氧再生，根據(jù)吸附劑裝量及其持硫量計(jì)算所需的再生時(shí)間，將吸附劑的持硫量再生至6%，使吸附劑的持硫量與工業(yè)劑的持硫量基本相同，完成吸附劑的再生過程。由于吸附劑的預(yù)硫化和再生均采用間歇式流化操作模式，因此在預(yù)硫化和再生過程中，反應(yīng)器中吸附劑顆粒的流動(dòng)可近似為全混流，不同吸附劑顆粒被占活性位的量基本相等，活性位的概率密度分布可近似為Delta分布。

將1.5 kg再生后的吸附劑移至反應(yīng)器，另約3 kg 移至吸附劑儲(chǔ)罐。反應(yīng)器中的吸附劑經(jīng)H2還原后，通入原料汽油進(jìn)行脫硫反應(yīng)。打開反應(yīng)器上部和下部的吸附劑計(jì)量閥，吸附劑儲(chǔ)罐中的吸附劑以75 g/h的流率進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器中的吸附劑以相同的流率從反應(yīng)器底部離開，進(jìn)入脫氣罐。

綜上所述，臨床護(hù)理路徑在急性心肌梗死患者臨床護(hù)理中有著顯著應(yīng)用效果，可以提升搶救成效，緩解患者疼痛以及減少急診救治時(shí)間，提高患者的舒適度和滿意度，值得在臨床護(hù)理實(shí)踐中進(jìn)行推廣。

圖2 S Zorb中型實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic of S Zorb pilot plant1—Sorbent storage tank; 2—Pocket ball valve; 3—Reactor;4—Pocket ball valve; 5—Sorbent degasing tank

已知某煉油廠再生吸附劑的持硫量為6%，脫硫率達(dá)95%；在相同溫度、壓力、空速及氫/油摩爾比的條件下，應(yīng)用中型實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià)工業(yè)用再生吸附劑時(shí)，脫硫率為91%，而相應(yīng)新鮮吸附劑的脫硫率為85%。這表明由于裝置規(guī)模不同導(dǎo)致的流動(dòng)、傳質(zhì)等的差異對(duì)吸附劑的脫硫率有一定的影響；但同一裝置、在相同原料及相同操作條件下，脫硫率的差異應(yīng)是由吸附劑不同而引起的。比較兩次的實(shí)驗(yàn)記錄、原料及產(chǎn)物的分析方法，發(fā)現(xiàn)是由于兩種吸附劑的持硫量分布不同，即吸附劑活性位的分布不同導(dǎo)致的脫硫率差異，故就吸附劑的活性位分布對(duì)汽油脫硫率的影響進(jìn)行分析。由于吸附劑持硫量與被占據(jù)活性位的量呈線性關(guān)系，而吸附劑在反應(yīng)環(huán)境中的停留時(shí)間直接影響其持硫量，故吸附劑顆粒的活性位分布對(duì)脫硫率的影響也就是吸附劑顆粒在反應(yīng)器中的年齡分布對(duì)脫硫率的影響。

3 吸附劑顆粒活性位分布對(duì)脫硫率的影響

令吸附劑上被占活性位的概率密度分布函數(shù)為f(C)，則f(C)≥0，其概率密度函數(shù)的歸一化條件如式(8)所示。

(8)

脫硫動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果表明，汽油的脫硫反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。由式(1)可知，反應(yīng)速率可表達(dá)成式(9)的形式。

-r=ks(C0-C)y

(9)

由于采用流化床反應(yīng)器，氣相流動(dòng)近似為平推流，固體流動(dòng)近似為全混流，則脫硫率X與吸附劑在反應(yīng)器中的停留時(shí)間τ的關(guān)系由式(10)表示。

(10)

(11)

(12)

對(duì)于一定形式的吸附劑活性位分布函數(shù)，其平均被占活性位的數(shù)量φ表達(dá)式為式(13)。

(13)

由于中型裝置的吸附劑活性位分布近似為Delta分布，即不同吸附劑顆粒上的活性位數(shù)量相同，若被占活性位的數(shù)量為φ，則由式(12)計(jì)算的平均轉(zhuǎn)化率可簡(jiǎn)化為與式(10)相同的形式，如式(14)所示。不同吸附劑顆?；钚晕环植紝?duì)脫硫率的影響就轉(zhuǎn)化為式(13)條件下的概率密度函數(shù)f(C)對(duì)式(12)與式(14)相對(duì)大小的影響，即為式(12)與式(14)之差，如式(15)所示。

(14)

(15)

3.1 脫硫率差異的估算

由積分形式的Jensen不等式[9]，對(duì)于任意區(qū)間[a,b]上可積的函數(shù)f(x)、y(x)，若y(x)有界、f(x)非負(fù)、g(x)是[a,b]上的可微凸函數(shù)，則有表達(dá)式(16)。

(16)

令g(C)=exp(C)、y(C)=ksτC，積分區(qū)間為[0,C0]，則式(16)轉(zhuǎn)化為式(17)。

(17)

由式(8)和式(13)知，式(17)可化簡(jiǎn)為式(18)的形式。

(18)

這表明對(duì)于任意形式的概率密度分布函數(shù)，式(14)的值均小于或等于0，當(dāng)且僅當(dāng)f(x)為Delta概率密度分布函數(shù)時(shí)等號(hào)成立，即吸附劑的活性位呈Delta分布時(shí)，汽油的脫硫率小于其他概率密度分布形式時(shí)的脫硫率。這也解釋了新鮮吸附劑掛硫后的中型實(shí)驗(yàn)所得脫硫率小于工業(yè)劑中型實(shí)驗(yàn)所得脫硫率的原因。f(C)不同，式(15)中的ΔX也不相同，因此，考察吸附劑活性位概率密度分布對(duì)脫硫率的影響，對(duì)于提高吸附劑的脫硫率具有重要意義。由于目前還無法準(zhǔn)確測(cè)定吸附劑顆粒的活性位概率密度分布，故筆者對(duì)吸附劑顆?；钚晕桓怕拭芏瘸蕩追N典型分布時(shí)的脫硫率差異進(jìn)行分析，為定量解釋中型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與工業(yè)數(shù)據(jù)的差異提供參考。

3.2 吸附劑顆粒的活性位呈均勻分布時(shí)

若不同吸附劑顆粒上被占活性位的數(shù)量分布為均勻分布，即存在表達(dá)式(19)。

(19)

式(19)中，α為分布區(qū)間寬度的一半。則式(15)右邊括號(hào)中的第2項(xiàng)可變?yōu)槿缡?20)的表達(dá)方式。

(20)

將式(20)代入式(15)，得式(21)。

(21)

(22)

采用微型固定床反應(yīng)器，使用新鮮吸附劑，汽油原料的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為400 μg/g、產(chǎn)物中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4 μg/g，即初始脫硫率為0.999時(shí)，代入式(10)后得式(23)。將式(23)代入式(22)可得式(24)。

ksC0τ=ln1000

(23)

(24)

λ及γ對(duì)脫硫率的影響如圖3所示。由圖3可見，λ不同，均勻分布時(shí)可能的區(qū)間寬度也不相同，故曲線的長(zhǎng)度也不相同。當(dāng)γ=0，即吸附劑顆粒的活性位由均勻分布轉(zhuǎn)化為Delta分布，故ΔX為0；分布區(qū)間的寬度大于0時(shí)，ΔX均小于0。分布區(qū)間越寬，脫硫率的差異越大；分布區(qū)間相同時(shí)，吸附劑的平均持硫量越小，脫硫率的差異越大。

圖3 活性位均勻分布和吸附劑平均持硫量不同時(shí)脫硫率隨分布區(qū)間寬度的變化Fig.3 The difference of the desulfurization rate over the evenly-distributed sorbent under different distribution interval widthλ: (1) 0.1; (2) 0.2; (3) 0.3; (4) 0.4; (5) 0.5;(6) 0.6; (7) 0.7；(8) 0.8

3.3 吸附劑顆粒的活性位為有限區(qū)間內(nèi)的正態(tài)分布時(shí)

若不同吸附劑顆粒被占據(jù)活性位密度服從正態(tài)分布，則根據(jù)有限區(qū)間內(nèi)的正態(tài)分布函數(shù)表達(dá)式，活性位的概率密度函數(shù)表達(dá)式為式(25)。

(25)

式(25)中，C為自變量；φ為數(shù)學(xué)期望，決定了主峰的位置，但不影響曲線的形狀；α決定了區(qū)間的寬度；n決定了半峰寬，n越大，半峰寬越小，n=0時(shí)概率密度函數(shù)為均勻分布，n=+∞時(shí)概率密度函數(shù)化為Delta分布。令積分區(qū)間為(-1,1)，數(shù)學(xué)期望為0，不同n時(shí)式(25)分布函數(shù)形式如圖4所示。

圖4 不同參數(shù)(n)時(shí)有限區(qū)間正態(tài)概率密度分布Fig.4 Different normal probability density distributions in a finite interval with different nn: (1) 0; (2) 1; (3) 2; (4) 3; (5) 4; (6) 5; (7) 6

將式(25)代入式(15)后可得式(26)。

(26)

(27)

參數(shù)不同，有限區(qū)間正態(tài)分布函數(shù)的形式不同，則式(27)所示的脫硫率差異也不相同。采用式(23)中的初始脫硫率，不同n及λ時(shí)，區(qū)間寬度2γ對(duì)脫硫率差異的影響如圖5所示。由圖5看到，當(dāng)平均持硫量相同時(shí)，分布區(qū)間越寬，脫硫率的差異越大；當(dāng)分布區(qū)間相同時(shí)，平均持硫量越小，脫硫率的差異越大。

由圖5還看到，在相同平均持硫量和分布區(qū)間的條件下，分布函數(shù)的n值越小，半峰寬越大，即分布區(qū)間越大，則脫硫率的差異越大，這與分布區(qū)間寬度2γ的影響規(guī)律相似。

4 結(jié) 論

(1)由新型吸附劑脫硫率的歷史曲線得出吸附劑的活性與其未占據(jù)活性位的量呈線性關(guān)系。

(2)中型實(shí)驗(yàn)裝置的吸附劑活性位呈Delta分布，而工業(yè)裝置的吸附劑活性位呈其他形式的概率密度分布，吸附劑活性位分布形式的不同導(dǎo)致了二者脫硫率出現(xiàn)差異。

圖5 不同有限區(qū)間正態(tài)分布函數(shù)時(shí)的脫硫率差值Fig.5 Difference of the desulfurization rate over adsorbent with different probability density distributionn: (a) 1; (b) 2; (c) 3; (d) 4λ: (1) 0.1; (2) 0.2; (3) 0.3; (4) 0.4; (5) 0.5; (6) 0.6; (7)0.7; (8) 0.8

(3)平均持硫量相同時(shí)，吸附劑活性位呈Delta分布時(shí)的脫硫率小于其活性位呈其他形式概率密度分布時(shí)的脫硫率。

(4)將由微型固定床反應(yīng)器得到的初始脫硫速率常數(shù)應(yīng)用于脫硫率的差值表達(dá)式，當(dāng)吸附劑活性位呈不同形式的概率密度分布時(shí)，其平均持硫量越小、分布區(qū)間越寬，中型裝置實(shí)驗(yàn)所得脫硫率與工業(yè)裝置所得脫硫率的差異越大。

[1] SONG C. An overview of new approaches to deep desulfurization for ultra-clean gasoline, diesel fuel and jet fuel[J].Catalyst Today, 2003, 86(1): 21-263.

[2] 曹湘洪. 車用燃料清潔化——我國(guó)煉油工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和對(duì)策[J].石油煉制與化工, 2008, 39(1):1-8. (CAO Xianghong. The challenge and strategy of refining industry in China for production clean transportation fuel[J].Petroleum Processing and Petrochemicals, 2008, 39(1): 1-8.

[3] 林偉, 龍軍. 從反應(yīng)化學(xué)原理到工業(yè)應(yīng)用II. S Zorb催化劑設(shè)計(jì)開發(fā)及性能[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2015, 31(2): 420-426. (LIN Wei, LONG Jun. From the mechanism of reaction chemistry to commercial application II The design and performance of S Zorb catalyst[J].Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section), 2015, 31(2): 420-426.)

[4] LEGG D, KIDD D, SLATER P. Production of ultra-low sulfur gasoline: Protecting important stream properties[C]//San Antonio: NPRA Annual Meeting， TX, 2002, AM-02-47.

[5] GREENWOOD G J, KIDD D, REED L. Next generation sulfur removal technology[C]//San Antonio: NPRA Annual Meeting, TX, 2000, AM-00-12.

[6] 趙地順. 催化劑評(píng)價(jià)與表征[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2011: 9.

[7] MEIER P F, DAS P K. Comprehensive Steady-State S Zorb Gasoline Model/Code Part I Theoretical/Chemical Principle, Solids Circulation, and Hydrodynamics[R].Houston： Phillips Report, 2011: 11587-02.

[8] FOGLER H S. Elements of Chemical Reaction Engineering[M].New Jersey: Prentice-Hall International, Inc， 2009: 915.

[9] 陳欣. 關(guān)于Jensen不等式的應(yīng)用[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 24(3): 113-115. (CHEN Xin. Application of the Jensen inequality[J].Journal of Wuhan Polytechnic University, 2005, 24(3): 113-115.)

Effect of S Zorb Absorbent Active Site Distribution on Desulfurization

ZHANG Tongwang, WU Xuefeng, LIU Lingtao, ZHU Bingtian, HAN Ying, ZHANG Le

(ResearchInstituteofPetroleumProcessing,SINOPEC,Beijing100083,China)

The desulfurization process over S Zorb sorbent was investigated by using a fixed-bed microreactor. The history curve of desulfurization rate showed that the relation of reaction rate with sulfur content coincided with the first-order kinetic equation. Additionally, a linear relationship was observed between the desulfurization rate constant and unoccupied active sites of the adsorbent particles. A Delta distribution of active sites on the surface of the absorbent during the pilot-scale experiments was obtained, which is quite different from that of industrial plants with a certain distribution. The difference in activity sites distribution led to the different desulfurization effectiveness. By use of the first-order kinetic equation in the segregation model, the desulfurization rate equation for different probability density functions was established. Under the condition of the same average sulfur content, the desulfurization rate of delta distribution was less than that of other distributions. Applying the initial desulfurization rate constant obtained in the fixed-bed microreactor into the desulfurization difference equation, it is found that the less the average sulfur content, the wider the range of distribution, the greater the difference of desulfurization effectiveness between pilot-scale experiments and industrial plants.

absorbent; activity; sulfur content; desulfurization rate; Delta distribution

2016-05-09

張同旺，男，高級(jí)工程師，博士，從事汽油脫硫、天然氣脫硫工藝的研究與開發(fā)；E-mail:zhangtw.ripp@sinopec.com

1001-8719(2017)02-0198-06

TQ031.9

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2017.02.002