應用(use)活性炭脫除工業氣體中硫化氫及有機硫化物的(of)方法，稱爲(for)活性炭脫硫法。

活性炭脫硫是(yes)上個(indivual)世紀三十年代初發展起來(Come)的(of)一(one)種脫硫方法，至今仍在(exist)北美及西歐一(one)些國家中被廣泛應用(use)。五十年代初，在(exist)我(I)國幾個(indivual)中型化肥廠開始使用(use)活性炭脫硫。七十年代後科技工作(do)者開發研制出(out)了(Got it)廉價的(of)專門用(use)于(At)脫硫的(of)活性炭，采用(use)國外七十年代出(out)現的(of)蒸汽再生(born)技術，開創了(Got it)活性炭脫硫——過熱蒸汽再生(born)工藝，當今活性炭脫硫已成爲(for)幹法脫硫中使用(use)*廣泛的(of)一(one)種脫硫方法。

活性炭是(yes)一(one)種孔隙性大(big)的(of)黑色固體。主要(want)成分以(by)石墨微晶呈不(No)規則排列，屬無定形，活性炭中的(of)孔隙大(big)小不(No)是(yes)均勻一(one)緻的(of)，可分爲(for)大(big)孔（2000-10000A），過渡孔（100-2000A）及微孔（10-100A），主要(want)是(yes)微孔，孔隙體積接近0.8m³/，活性炭具有大(big)的(of)比表面積，*高可達1800m²/g，一(one)般爲(for)500-1000m²/g，它們(them)爲(for)硫的(of)脫除提供了(Got it)充足的(of)反應場所和(and)容納反應物的(of)空間。 活性炭脫硫劑的(of)基本原理

室溫下，氣态的(of)硫化氫與空氣中的(of)氧能發生(born)下列反應：

2H₂S+O₂=2H₂O+2S        

△H=-434.0KJ/mol；△G=-511.18KJ/mol

這(this)是(yes)一(one)個(indivual)放熱反應，在(exist)一(one)般條件下，反應速度很慢，催化劑可以(by)加快其反應速度，對硫化氫和(and)氧的(of)反應來(Come)說活性炭是(yes)一(one)個(indivual)性能良好的(of)催化劑，可以(by)加快其反應速度。

活性炭脫硫屬于(At)多項反應，研究證明：硫化氫及氧在(exist)活性炭表面的(of)反應分兩步進行：第一(one)步是(yes)活性炭表面化學吸附氧，形成作(do)爲(for)催化劑在(exist)中心表面氧化物，這(this)一(one)步極易進行，因此工業氣體中隻要(want)含少量氧（0.1-0.5%）便以(by)能滿足活性炭脫硫的(of)需要(want)。第二步是(yes)氣體中的(of)硫化氫分子碰撞活性炭表面，與化學吸附在(exist)活性炭表面的(of)氧發生(born)化學反應，生(born)成的(of)硫磺分子沉積在(exist)活性炭的(of)孔隙中。沉積在(exist)活性炭表面的(of)硫，對脫硫反應也有催化作(do)用(use)。在(exist)脫硫過程中生(born)成的(of)硫，呈多分子層吸附于(At)活性炭的(of)孔隙中。活性炭中的(of)孔隙越大(big)，則沉積于(At)孔隙内表面上的(of)硫分子層愈厚。可超過二十個(indivual)硫原子，在(exist)微孔中，硫層的(of)厚度一(one)般爲(for)四個(indivual)硫原子。

活性炭失效時(hour)，孔隙基本上塞滿了(Got it)硫。活性炭具有很大(big)的(of)孔隙性，因此，活性炭的(of)硫容量比其它固體脫硫劑（活性氧化鐵、氧化鋅、分子篩等）的(of)硫容量都大(big)。脫硫性能好的(of)活性炭，其硫容量可超過100%。

活性炭脫硫的(of)反應，主要(want)是(yes)在(exist)活性炭孔隙的(of)内表面上進行。由于(At)表面自由能的(of)存在(exist)，對工業氣體中的(of)分子具有一(one)定的(of)吸附作(do)用(use)。水蒸汽在(exist)活性炭中，除了(Got it)存在(exist)多分子層的(of)吸附外，還存在(exist)毛細管的(of)凝結作(do)用(use)。因此在(exist)室溫下進行脫硫時(hour)，活性炭表面上凝結着一(one)薄層水膜。利用(use)硫化氫在(exist)水中的(of)溶解作(do)用(use)，使活性炭吸附硫化氫處于(At)比較有利的(of)條件，從而能加速脫硫作(do)用(use)。這(this)時(hour)，硫化氫的(of)氧化作(do)用(use)将在(exist)液相水膜中進行。所以(by)，當氣體中存在(exist)足夠的(of)水蒸汽時(hour)，才能使硫化氫更快地(land)被吸收與氧化。若在(exist)氣體中存在(exist)少量氨，會使活性炭孔隙表面的(of)水膜呈堿性，更有利于(At)吸附呈酸性的(of)硫化氫分子，能顯著的(of)提高活性炭與氧化硫化氫的(of)速度。

活性炭脫出(out)氣體中硫化氫時(hour)，還發生(born)下列副反應：

4NH₃+2H₂S+3O₂=2（NH₄）₂S₂O₃              

2NH₃+H₂S+2O₂=(NH₄)₂SO₄        

氣體中氨的(of)含量越大(big)，在(exist)活性炭脫硫中越易生(born)成硫的(of)含氧酸鹽。

活性炭的(of)理化性質

就活性炭本身來(Come)說，影響活性炭脫硫性能*重要(want)的(of)是(yes)硫容量和(and)強度。前者提供良好脫硫*的(of)條件，後者保證在(exist)使用(use)過程中顆粒狀活性炭不(No)被破碎。硫容量與活性炭的(of)比表面積，比孔容積與孔徑分布密切相關。

01硫容量

硫容量是(yes)活性炭（脫硫）的(of)*重要(want)的(of)一(one)項技術指标，它表示活性炭具有的(of)*大(big)脫硫能力。活性炭的(of)飽和(and)硫容量爲(for)50-100%，用(use)于(At)半水煤氣脫硫時(hour)（H₂S≦70mg/m³），工業硫容量一(one)般爲(for)20-50%；用(use)于(At)變換氣脫硫時(hour)（H₂S≦15mg/m³），工業硫容量一(one)般爲(for)20-40%；用(use)于(At)合成甲醇氣脫硫時(hour)（H₂S≦1.5mg/m³），工業硫容量降到(arrive)12-20%。

02比表面積

活性炭是(yes)一(one)個(indivual)孔隙性高的(of)固态物質，具有大(big)的(of)比表面積，一(one)般爲(for)500-1000m²/g,*高可達1800m²/g。

微孔發達的(of)活性炭，比表面積大(big)，大(big)孔及過度孔發達的(of)活性炭，其表面積就略小些。活性炭活化程度越高，則其大(big)孔及過度孔越發達。對脫出(out)有機硫，例如硫醇，噻吩等，活性炭的(of)比表面積越大(big)越好。大(big)孔及過度孔發達的(of)活性炭，有利于(At)脫出(out)工業氣體中的(of)硫化氫。活性炭的(of)比表面積與硫容量，不(No)正比關系。兼顧除硫化氫及有機硫化物的(of)需要(want)，一(one)般使用(use)過度孔發達的(of)活性炭。

03比孔容積

活性炭的(of)比孔容積是(yes)指單位重量活性炭顆粒内部的(of)總孔容積，以(by)cm³/g表示。

爲(for)簡便起見，活性碳的(of)比孔容積在(exist)工業生(born)産中常以(by)水容量（%）表示。雖然活性炭的(of)水容量比溶劑概念不(No)同，單位不(No)同，但數值上十分接近。例如比溶劑爲(for)0.6cm³/g的(of)活性炭，其水容量爲(for)60%左右。

由于(At)活性炭脫出(out)硫化氫達到(arrive)飽和(and)時(hour)，活性炭的(of)孔隙内已基本上被硫塞滿，所以(by)活性炭的(of)比孔容積或水容量，與活性炭的(of)硫容量更具有直接關系。活性炭的(of)活化程度愈大(big)，則其孔容積或水容量越大(big)，相應的(of)硫容量就愈大(big) 。一(one)般來(Come)說，在(exist)保持顆粒活性炭一(one)定強度的(of)條件下，提高活性炭的(of)比孔容積。

04強度

脫硫用(use)的(of)活性炭是(yes)呈圓柱狀或球形的(of)顆粒狀活性炭，要(want)求具有一(one)定的(of)強度，否則在(exist)脫硫劑再生(born)過程中容易破碎，增加活性炭吸附器的(of)系統阻力。活性炭的(of)強度分耐壓強度與磨損強度。耐壓強度一(one)般要(want)求>0.5MPa，耐磨損強度一(one)般要(want)求>90%。

05堆密度

堆密度，亦稱堆比重，以(by)g/L表示。

脫H₂S過程的(of)主要(want)影響因素及控制條件

01活性炭的(of)質量

活性炭的(of)質量，可有活性炭的(of)硫容量與強度直接判斷。在(exist)符合一(one)定強度的(of)條件下，活性炭的(of)溶劑量較高，其脫硫*也較好，硫容量高的(of)活性炭，必然是(yes)過度孔發達，孔容積大(big)，相對來(Come)說堆密度較小的(of)活性炭。

在(exist)活性炭中添加某些化合物後，可以(by)顯著提高活性炭的(of)脫硫性能，甚至改變活性炭脫硫的(of)反應産物。氨對活性炭脫硫的(of)顯著影響，是(yes)人(people)們(them)早已知道的(of)。已知能夠增大(big)活性炭脫硫性能的(of)化合物有铵或堿金屬的(of)碘化物和(and)碘酸鹽，硫酸銅，氧化銅，碘化銀，氧化鐵，硫化鎳等。工業上常用(use)含氧化物的(of)活性炭淨化含硫化氫的(of)氣體。活性炭中氧化鐵的(of)存在(exist)，能顯著改進活性炭的(of)脫硫性能，提高硫化氫的(of)氧化速度。

02氧及氨的(of)含量

在(exist)脫硫過程中，氧與氨都是(yes)直接參與化學反應的(of)物質。對脫出(out)硫化氫來(Come)講，工業生(born)産中氧含量一(one)般控制在(exist)超過理論需要(want)量的(of)50%，或者使脫硫後氣體中殘餘氧的(of)含量小于(At)0.1%。含硫化氫1g/m³的(of)工業氣體，活性炭脫硫時(hour)，要(want)求氧含量爲(for)0.05%，對含硫化氫10g/m³的(of)工業氣體，含氧0.53%便夠了(Got it)。一(one)般來(Come)說，半水煤氣含氧0.5%左右，變換氣，碳化氣及合成甲醇中含量1%左右。半水煤氣的(of)硫化氫含量一(one)般在(exist)5g/m³以(by)下，變換氣，碳化氣及合成甲醇氣中的(of)硫化氫含量均在(exist)1g/m³以(by)下。所以(by)在(exist)以(by)煤爲(for)原料的(of)合成氨廠，使用(use)活性炭脫硫時(hour)，都不(No)需要(want)補充氧。

氨易溶于(At)水，是(yes)活性炭孔隙内表面的(of)水膜呈堿性，增加了(Got it)吸收硫化氫的(of)能力。當淨化硫化氫時(hour)，氨的(of)用(use)量很少，一(one)般保持在(exist)0.1～0.25g/m³，或者相當于(At)氣體中硫化氫含量的(of)二十分之一(one)（摩爾比），便可使活性炭的(of)硫容量提高一(one)倍。

03相對濕度

在(exist)室溫下進行脫硫時(hour)，氣體的(of)相對濕度對活性炭脫硫有很大(big)的(of)影響。若要(want)對硫化氫達到(arrive)較高的(of)脫硫效率，則要(want)求被淨化氣體的(of)相對濕度大(big)于(At)70%，*好被水蒸汽飽和(and)。烘幹的(of)活性炭直接用(use)來(Come)脫硫，脫硫效率低。若将活性炭在(exist)空氣中放置一(one)些時(hour)間，吸收一(one)些水分後，活性炭的(of)脫硫效率便可從40～60%提高到(arrive)93%以(by)上。硫化氫和(and)氧生(born)成硫及水的(of)反應是(yes)放熱反應。因此，脫硫過程中，活性炭吸附器的(of)溫度總比進口氣體的(of)高。需要(want)注意，進入活性炭吸附器的(of)氣體，不(No)能帶液态水。否則它會使活性炭浸濕，活性炭的(of)孔隙塞滿，失去脫硫能力，一(one)般先将氣體通過氣水分離器，分離除去液态水後，再将氣體通入活性炭吸附器進行脫硫。

04脫硫溫度

溫度對活性炭脫硫的(of)影響比較複雜。對硫化氫來(Come)講，當氣體中存在(exist)水蒸汽時(hour)，脫硫的(of)溫度範圍爲(for)27℃～82℃，*适宜的(of)溫度範圍爲(for)32℃～54℃。若溫度低于(At)27℃時(hour)，硫化氫被催化氧化的(of)反應速度比較慢；溫度超過82℃時(hour)，由于(At)硫化氫在(exist)活性炭孔隙的(of)表面水膜中溶解作(do)用(use)減弱，也會降低脫硫*。

當氣體中不(No)存在(exist)水蒸汽時(hour)，則活性炭脫出(out)硫化氫的(of)能力反而随溫度的(of)升高而達到(arrive)加強，如下圖所示。

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不(No)同溫度下，沉積在(exist)活性炭中的(of)硫含量和(and)反應時(hour)間的(of)關系

05煤焦油及不(No)飽和(and)烴

活性炭對煤焦油有很強的(of)吸附作(do)用(use)。煤焦油不(No)但能夠阻塞活性炭的(of)孔隙，降低活性炭的(of)容積量及脫硫效率，而且還會使活性炭顆粒粘結在(exist)一(one)起，增加活性炭吸附器的(of)阻力，嚴重影響脫硫過程的(of)進行。另外，氣體中的(of)不(No)飽和(and)烴會在(exist)活性炭的(of)表面發生(born)聚合反應，生(born)成分子量大(big)的(of)聚合物，同時(hour)會降低活性炭的(of)硫容量，減少使用(use)時(hour)間，并且降低脫硫效率，因此用(use)活性炭脫硫時(hour)，應先除去這(this)些有害物質。