[發明專利]一種脫硫除碳吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201811653248.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109482144A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 查瑞濤;高龐業;李娟娟;張鳳山;劉燕韶;周景蓬;魏文光
• 申請（專利權）人: 山東華泰紙業股份有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;C10L3/10
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

本發明屬于制漿造紙行業沼氣提純領域，具體涉及一種脫硫除碳吸附劑的制備方法，主要用于制漿造紙綜合廢水生物質燃氣的脫硫除碳。本發明通過制備納米級氧化鐵顆粒、微納米級硅鋁分子篩為原料，加入納米纖維素作為二次致孔劑，與水泥等基體材料均勻混合，高溫焙燒，所制備的脫硫除碳吸附劑具有均勻致密的微納米三維孔道結構。通過該方法制備的微納米級的脫硫除碳吸附劑選擇性高，且吸附H₂S和CO₂容量大，同時具有再生容易的優點，提高生物質燃氣的純度的同時，拓展生物質燃氣的應用，實現沼氣的高效利用。

技術領域

本發明屬于制漿造紙行業沼氣提純領域，具體涉及一種脫硫除碳吸附劑的制備方法，主要用于制漿造紙綜合廢水生物質燃氣脫硫除碳。

背景技術

由制漿造紙綜合廢水生物質燃氣雜質產生的沼氣氣體成分較多較雜，含有甲烷、二氧化碳、硫化氫、氫氣、一氧化碳、氧氣和氮氣等。未經純化的沼氣中主要成分及濃度：甲烷含量約占50～70％，二氧化碳約占25～40％，硫化氫約占0.2～1％，氮氣約占1％，水蒸氣約占2％，氧氣及一氧化碳等氣體的含量均低于1％。硫化氫在燃燒過程中產生二氧化硫對人的身體和環境的危害較大；二氧化碳有滅火阻燃作用，在以燃燒放熱或以燃燒做功為目的的系統中，二氧化碳的存在通常會降低燃燒熱的利用率、降低火焰溫度、導致放熱或做功過程中成本增加。因此沼氣在使用過程中應除去硫化氫和二氧化碳。

目前，國內外處理沼氣脫硫的方法很多，依其弱酸性和強還原性而進行脫硫可分為干法和濕法。干法是利用硫化氫的還原性和可燃性，以固體氧化劑或吸附劑來脫硫或直接燃燒，其中包括克勞斯法、氧化鐵法、活性炭法和卡太蘇耳弗法等。濕法按其所用的不同脫硫劑分為液體吸收法和吸收氧化法兩類。液體吸收法中有利用堿性溶液的化學吸收法和利用有機溶劑的物理吸收法，以及物理化學吸收法。吸收氧化法主要利用各種氧化劑、催化劑進行脫硫。干法脫硫具有流程短，設備結構簡單，氣體凈化度高，操作平穩的優點，而廣泛應用于含硫量較少的沼氣脫硫。除碳是沼氣純化生產工藝中最主要的工序，常規除碳有干法和濕法。干法有變壓吸附法、變溫吸附法；濕法分物理吸收法和化學吸收法，物理吸收法有高壓水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法等。

國內外脫硫除碳的方法與本申請相比，主要存在以下方面不足：(1)目前現有沼氣脫硫除碳工藝源于天然氣開采和生產技術，其特點是除碳工藝處理量小，脫硫工藝適應范圍不廣，雜質氣體含量與制漿造紙行業產氣有較大區別，脫硫除碳效果單一，同時進行脫硫除碳的效率低。(2)常規的濕法脫硫除碳多采用有機溶劑，對設備具有腐蝕作用，回收效率低，造成二次污染，且成本較高。(3)現有直接應用于制漿造紙行業沼氣凈化中的醇胺法和砜胺法，因采用石化行業的凈化工藝，造成甲烷脫硫除碳工藝中吸附劑循環使用壽命較短，脫硫除碳吸附劑的再生性能差，降低了脫硫除碳吸附劑的重復利用率，提高吸附劑處理費用。

CN 104162342 A公開了一種復式離子液體脫硫脫碳劑及其制備方法和應用，其具體的制備步驟包括：(i)將定量的烷基二胺加水形成溶液,攪拌；(ii)將定量的乳酸置于滴液漏斗，使乳酸逐滴滴入烷基二胺溶液中，滴完后繼續反應；(iii)將定量的氨基磺酸通過固料口逐匙加入(ii)的溶液中反應，產品氨基磺酸乳酸烷基二胺復式離子液體溶液。該法所采用的離子液體脫硫除碳吸附劑制備及操作過程繁瑣，成本較高，且無具體再生性能，同時脫硫除碳的效果低于本發明。CN 104560252 A公開了一種天然氣脫硫脫碳劑的制備方法，其具體的脫硫脫碳材料包括：(a)烷鏈醇胺(b)嗎啉衍生物，(c)三嗪類衍生物。脫硫脫碳劑中各組分混合均勻既可。該方法所采用的脫硫脫碳吸附劑成本較高，再生性能差，造成大量材料的浪費。

CN 104190363 A公開了一種鈣基脫碳脫硫劑及其改性方法和應用，其具體步驟包括：(i)粉碎及煅燒：將石灰石粉碎成粉，在高溫下煅燒。(ii)混浸：將醇胺型氨基磺酸離子液體加入到上步煅燒產物，攪拌。(iii)焙干及焙干物壓片成粒。該脫硫除碳吸附劑的采用離子液體混浸，成本較高，吸附劑制備過程能耗較大，同時對吸附裝置及操作有很高的要求。