[發明專利]天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生裝置及方法

有效

• 申請號: 201410195059.0
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103920538A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 唐曉;李肖蔚;李焰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J31/40
• 分類號: B01J31/40;B01J31/22
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于催化劑制備領域，具體地，涉及一種天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生裝置及方法，用于制備天然氣脫硫絡合鐵催化劑。

背景技術

天然氣中H₂S、CO₂等酸性氣體的存在會增加對管道和設備的腐蝕，進而影響管道的使用壽命。此外，在天然氣低溫分離過程中，有可能形成干冰而堵塞管道和設備；含較多H₂S的天然氣燃燒時會出現異味，燃燒所生成的SO₂等化合物會污染環境；在催化加工中，含硫的烴類化合物會使催化劑中毒。因此，天然氣預處理中最重要的任務就是酸性氣體的脫除。

近20年來，由于環境保護的要求日益嚴格，世界各國都非常重視硫磺回收技術的開發和應用，大量的硫回收技術獲得應用，其原理、特點、硫回收效率各不相同。含H₂S酸性氣體的處理，工業生產中多采用固定床催化氧化(主要為Claus硫回收工藝及各種改進工藝)工藝和液相直接氧化工藝。液相直接氧化工藝中最具代表性的是絡合鐵液相氧化吸收工藝，該工藝具有吸收快、脫硫效率高、副反應少、成本低、環境友好等優點，具有良好的工業價值。該工藝以三價絡合鐵離子為催化劑，將溶解在脫硫液中的H₂S轉化成單質硫，同時催化劑被還原為二價絡合鐵離子，然后以空氣為氧化劑將二價絡合鐵離子重新氧化為三價絡合鐵離子，循環使用。

代表性的絡合鐵液相直接氧化工藝LO-CAT工藝和SulFerox工藝，這兩種工藝都采用空氣鼓氣催化劑再生的方法。但是，由于空氣中的氧溶解過程相對較慢，因此對于需要高效操作的脫硫工藝來講，僅僅依靠空氣氧化的方法難以達到催化劑快速再生的要求。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明提供一種天然氣脫硫絡合鐵催化劑的復合再生裝置及方法，針對用于絡合鐵液相氧化吸收硫化氫氣體的催化劑，以提高催化劑氧化再生效率并降低工藝的能耗和劑耗。

為實現上述目的，本發明采用以下方法方案：

天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生裝置，包括：電解電源、電化學陽極、電化學陰極、再生反應器、進氣管；再生反應器中裝有絡合鐵催化劑；電化學陽極與電解電源的正極相連；電化學陰極與電解電源的負極相連；電化學陰極設有進氣管及多個沿圓周均勻分布的出氣孔。

優選地，電化學陽極為圓環結構，電化學陰極采用環形盤管形式，采用管材制作。

優選地，電化學陽極圓環的直徑比電化學陰極圓環的直徑大，電化學陽極、電化學陰極同平面設置，電化學陽極與電化學陰極同軸線。

優選地，電化學陽極采用鉑、鈦、鍺、石墨、釕鈦合金、鎳基合金或帶有二氧化釕涂層的鈦合金。

優選地，電化學陰極采用鉛、鈦、石墨、釕鈦合金或者帶有二氧化釕涂層的鈦合金，電化學陰極采用帶多個沿陰極圓周分布的出氣孔的環形盤管形式。

優選地，電解過程以恒電壓或恒電流方式進行，電解電位處于-1V至1.5V之間，電流密度處于1-200mA/cm²。

天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生方法，采用上述天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生裝置，同時利用復合電化學電解氧化和充氧實現絡合鐵催化劑的再生；鐵催化劑再生來源于電解反應的陽極氧化和空氣氧化的聯合作用；步驟如下：天然氣脫硫絡合鐵催化劑再生反應器中注入50升0.05mol/L乙二胺四乙酸絡合二價鐵催化劑，以2000ml/min的流量通入空氣，同時在釕鈦合金陰陽極之間施加1.2V外加電壓，在此條件下進行絡合鐵催化劑的再生反應，經過40分鐘后，二價乙二胺四乙酸絡合鐵催化劑轉化為三價鐵，實現絡合鐵脫硫催化劑的快速再生過程。

相對于現有技術，本發明具有如下有益效果：復合高效再生方法，具體屬于天然氣濕式氧化還原法脫硫范疇；天然氣脫硫絡合鐵催化劑的復合再生裝置及方法，復合了電化學氧化和空氣氧化絡合鐵催化劑再生技術，可實現液相氧化還原過程中催化劑的快速再生，能夠提高催化劑氧化再生效率，獲得更高效的硫化氫脫除效果并降低絡合鐵液相氧化還原工藝的能耗和劑耗，并在相同處理規模下減小裝置規模。

附圖說明

圖1為天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的再生裝置結構示意圖；

圖中：1、電解電源，2、電化學陽極，3、電化學陰極，4、絡合鐵催化劑，5、出氣孔，6、再生反應器，7、進氣管。

具體實施方式

如圖1所示，天然氣脫硫用絡合鐵催化劑的復合再生裝置，包括：電解電源1、電化學陽極2、電化學陰極3、再生反應器6、進氣管7；