[發明專利]一種大空速鐵系脫硫劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710889019.X
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107497283B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 樊俐
• 申請（專利權）人: 北京三聚環保新材料股份有限公司
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/52
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 閆聰彥

本發明屬于脫硫技術領域，具體涉及一種大空速鐵系脫硫劑及其制備方法。本發明提供的脫硫劑，通過采用具有納米微粒的小尺寸效應的活性氧化鋅作為助劑，使得助劑充分發揮作用，當羥基氧化鐵組分與硫化氫氣體結合達到飽和而逸出硫化氫分子時，活性氧化鋅能夠及時與這些逸出的硫化氫反應，羥基氧化鐵與活性氧化鋅的這種相互配合形成了復合的活性中心，有效地提高了脫硫精度。同時，復合活性中心還有效地加快了脫硫劑與硫化氫分子的結合速度，使得脫硫劑的單位處理量增大。本發明的脫硫劑能夠滿足高空速的脫硫要求，且脫硫精度高，脫硫后的氣體中硫化氫含量小于0.1ppm，室溫下6000h^?1空速時的穿透硫容可達33％。

技術領域

本發明屬于脫硫技術領域，具體涉及一種大空速鐵系脫硫劑的制備方法及其應用。

背景技術

在眾多工業領域如石油煉化、燃氣生產、合成氨、污水處理等過程中均會產生硫化氫氣體，硫化氫的存在不僅會對金屬管線和設備造成嚴重的腐蝕，帶來生產安全事故，還會造成催化劑中毒，增加催化劑的使用和再生成本。另外，這些硫化氫氣體若排放至大氣中，還會造成環境污染，并危害人類身體健康。所以，在生產過程中及時將硫化氫氣體收集并分離是非常必要的。目前，普遍采用濕法脫硫和干法脫硫對氣體中的硫化氫進行脫除。其中，干法脫硫又因其工藝簡單，運行費用低的特點成為主要應用的技術。干法脫硫使用的脫硫劑可分為可再生脫硫劑和非可再生脫硫劑，可再生脫硫劑包括鐵系脫硫劑、活性炭和分子篩，而非可再生脫硫劑主要為氧化鋅。

鐵系脫硫劑的脫硫機理如下，當H₂S分子與脫硫劑顆粒表面接觸時，會在氧化鐵水合物表面的水膜中發生離解而生成HS^-、S^2-離子，接著生成的離子與水合氧化鐵中的晶格氧OH^-、O^2-置換，從而生成Fe₂S₃·H₂O。脫硫劑表層的硫化鐵會與內層的氧化鐵發生界面反應，使硫向脫硫劑內部擴散，這樣表面的氧化鐵就可以繼續吸收H₂S，達到持續的脫硫效果。然而傳統鐵系脫硫劑在達到飽和后會逸出硫化氫，脫硫精度有限。

為此，中國專利文獻CN1704144A公開了一種常溫氧化鐵脫硫劑的制備方法，該技術將羰基氧化鐵、助劑(包括氧化銅、氧化鎳、氧化鋅等)和成型劑混合后擠條，制備得到了凈化度較高，硫容較大的干法脫硫劑，其中三種原料在脫硫劑中所占比例分別為80～95％、3～10％和2～10％，將此脫硫劑應用于干法脫硫在常溫常壓下脫除硫化氫，其脫硫精度有所提高，脫硫出口的硫含量僅為0.05×10^-6。然而，羰基氧化鐵在暴露于空氣中時易發生自燃，若將其應用于實際的脫硫工業中，必將成為重大的安全隱患；另外，羰基氧化鐵為配合物，其中的鐵無法與硫化氫發生化學反應，結合不穩定；還有，由于羰基鐵為Fe(CO)₅或Fe₂(CO)₉，使得單位質量脫硫劑中活性鐵中心較少；以上因素都將造成由羰基氧化鐵制備得到的鐵系脫硫劑脫硫效果較差。在脫硫運行過程中，當硫化氫分子與助劑氧化鋅顆粒表面相遇時，會迅速反應生成硫化鋅，從而在氧化鋅顆粒表面形成一層致密的硫化鋅硬膜，阻礙氧化鋅顆粒內部與硫化氫的結合，使得脫硫劑中助劑無法達充分發揮脫硫功效，脫硫劑單位處理量較小，且材料被白白消耗。上述技術制得的脫硫劑適用的空速范圍僅為800～1500h^-1，若要在保證脫硫精度的同時提高脫硫速率，則需要增擴設備并增加脫硫劑的用量，這無疑又提高了脫硫的成本。

綜上，如何提高助劑利用率，從而獲得一種能夠適用于高空速的，脫硫精度高的干法脫硫劑是目前本領域尚未解決的一個技術難題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的鐵系脫硫劑用于提高脫硫精度的助劑利用率不高，使得脫硫劑不能適用于高空速氣體脫硫的缺陷，從而提供一種可用于高空速條件下常溫脫硫的高脫硫精度大空速鐵系脫硫劑及其制備方法。