[發明專利]一種克勞斯尾氣SO2吸附劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201310219881.1
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104209084B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 何登華;黃黎明;何金龍;陳昌介;溫崇榮;常宏崗;黃洪發;楊芳
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及一種SO₂吸附劑，特別是一種可再生循環使用的克勞斯尾氣SO₂吸附劑及其制備方法和應用，屬于吸附技術應用于大氣污染控制技術領域。

背景技術

二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。我國于1997年開始實施的強制性標準《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996），規定SO₂現有污染源和新污染源最高允許排放質量濃度分別為1200mg/m³和960mg/m³。隨著世界各國加大對大氣環境保護的力度，對SO₂的排放將會更加嚴格。

從1883年英國化學家Claus提出Claus制硫工藝以來，Claus硫磺回收工藝雖然經歷不斷的發展和改進，能回收絕大部分的硫，但是硫回收率由于受反應溫度下化學平衡的限制，即使設備和操作條件良好的情況下，最高的硫回收率只有97%左右，Claus尾氣中有相當于裝置處理量3%～4%的硫以H₂S、COS、CS₂、SO₂的形式排入大氣中，如果不增設尾氣處理技術，克勞斯尾氣中SO₂的排放遠超過國家規定的排放標準。現有可以滿足排放要求的克勞斯尾氣處理技術有SCOT工藝、有機胺吸收（CN101920159A、WO2011012800(A1)）或堿液吸收工藝等，但其投資、操作成本及能耗較高，或脫硫劑使用后不可再生，造成脫硫系統的運行費用高和脫硫廢棄物的二次污染。而專利CN201210194691.4開發出一種帶尾氣SO₂吸附的硫磺回收工藝，該工藝需要一種可再生的固體吸附劑，但目前還沒有應用于克勞斯尾氣的可再生固體吸附劑。而在其他煙氣脫硫方面，如運用于催化裂化煙道氣SO₂脫除：USP?5407878制備的MgO-RE₂O₃-A1₂O₃硫轉移劑、USP?6929736、USP?7112313制備的類水滑石系列硫吸附劑，其中煙氣含中SOx含量為140～2300ppm，使用后則為25～1350ppm，脫除率30%～76%。最為突出的幾個問題是:耐磨性能差、毒性大、生產成本高、脫硫效率較低。對于SO₂含量在3000～30000ppm的克勞斯尾氣來說，該吸附劑很難適用。

本發明，制備工藝簡單、生產成本較低，而且吸附劑的強度高、耐磨性能好、不含有毒元素，在高溫下吸附較高SO₂含量的克勞斯尾氣，脫除率達到90%以上，吸附后表面的硫氧化物可以經過H₂、H₂S及甲烷等還原性氣體再生，并循環使用，過程簡單。

發明內容

本發明的目的是提供一種克勞斯尾氣SO₂吸附劑及其制備和應用；采用類水滑石結構的復合氧化物粉體、稀土、粘合劑等經過混合成型制備吸附劑，涉及類水滑石粉體的制備，稀土氧化物的加入量，吸附劑的成型工藝，制備的吸附劑體相和表面都含有較多的吸附活性組分，保證對SO₂氣體的高效吸附，并具備較高的吸附硫容，制備工藝也使其物化性能滿足工業運行的需要。

本發明所述的一種可再生的克勞斯尾氣SO₂吸附劑的制備方法包擴如下步驟：

（1）類水滑石復合氧化物粉體的制備：將摩爾比為1:0.1～5:0.05～2的M（為Fe或者Mn、Cr、V、Cu、Ni、Zn的過渡金屬）、鎂和鋁硝酸鹽溶于水溶液，制備成按M計1mol/L的溶液；將摩爾比為1:0.1～2氫氧化鈉和碳酸鈉溶解于水制備出按NaOH計1mol/L的溶液；在快速攪拌下，兩種溶液一并滴入，堿液以10～50ml/min加入，硝酸鹽混合溶液滴入速度以保證混合后溶液pH為9.0～10.0，滴定結束后，保持溫度在60～75℃恒溫15～20小時；過濾形成的沉淀，以水洗至pH為7.0；再干燥4～15小時后，400～600℃進行焙燒3～6小時，粉碎后制備出分子式為MOx·aMgO·bAl₂O₃類水滑石粉體，a為0.1～5，b為0.05～2；