[發明專利]一種多孔炭基脫硫劑的兩段式再生方法

在審

• 申請號: 201910167159.5
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109731562A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 江霞;袁進;蔣文舉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J38/48;B01J38/02;B01D53/02
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

本發明公開了一種多孔炭基脫硫劑的兩段式再生方法，首先采用水洗去除脫硫劑中的硫酸和亞硫酸，然后在氮氣氛圍下加熱去除脫硫劑中的單質硫。再生后的多孔炭基脫硫劑的硫容可達未使用脫硫劑的80～99％，能夠高效恢復脫硫劑的脫硫活性；且通過本發明提供的方法能夠實現多孔炭基脫硫劑的多次再生，有利于脫硫劑的循環使用，降低脫硫成本，在本領域具有巨大的應用前景。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，涉及用于脫除硫化氫的脫硫劑再生技術，具體涉及一種多孔炭基脫硫劑的再生方法。

背景技術

沼氣、天然氣等作為重要的清潔能源，是節能減排的重要組成部分和關鍵環節，在應對氣候變化和發展低碳經濟、促進新農村建設方面發揮了巨大的作用。然而，在沼氣的生產和天然氣的開采過程中，往往伴隨著H₂S氣體的產生。H₂S是一種有害的劇毒氣體，當空氣中濃度超過28mg/m³時，人就無法正常工作；超過1000mg/m³時，就可引起急性中毒，造成人員死亡。此外，H₂S對管道、燃燒器和儀器儀表等還有強烈的腐蝕作用，燃燒后生成的SO₂會造成環境污染，并導致嚴重的酸雨、霧霾等污染問題。通常，沼氣中的H₂S濃度為100～15000mg/m³，而我國天然氣中H₂S含量超過10000mg/m³的天然氣占總儲量的25％，遠遠高于我國環保標準的規定20mg/m³。為實現能源氣的環保、高值、高效利用，脫硫技術的研究與開發尤為迫切。

因此，國內外研發了大量用于脫除硫化氫的脫硫劑。常見的脫硫劑主要為氧化鐵、氧化鋅和多孔炭。氧化鐵脫硫劑由于受化學平衡的限制，很難達到精脫硫，且氧化鐵脫硫劑受夾帶的水蒸汽影響，脫硫效果欠佳，且再生困難。氧化鋅能夠精脫硫，缺點是高溫操作、使用成本高。多孔炭脫硫是利用其發達的孔隙結構和表面活性基團的吸附、催化氧化H₂S，達到脫硫的目的，具有低能耗、設備簡單、室溫操作等優點，被廣泛應用于脫除硫化氫。

在脫硫過程中，氣體中的硫化氫會被多孔炭材料表面的活性組分如金屬氧化物、含氧官能團、含氮官能團等催化氧化為單質硫，并有少量的硫酸及亞硫酸生成。脫硫過程產生的單質硫及亞硫酸、硫酸會附著在多孔炭材料的孔道內，覆蓋脫硫活性點位使脫硫劑失活，造成脫硫效率下降，必須進行更換或再生。通常，失活的多孔炭脫硫劑作為危險廢物進入填埋場進行填埋，不僅增加了填埋場的負擔，而且還大大增加了脫硫劑的使用成本。因此，對失活的脫硫劑通過一定的再生方法去除其內部附著的脫硫產物恢復脫硫活性是非常必要的。

常用的多孔炭基脫硫劑(即活性炭類脫硫劑)的再生方法有熱再生和溶劑再生。

熱再生是在氮氣或者空氣氛圍中，加熱吸附飽和的多孔炭基脫硫劑，釋放其中存儲的單質硫及硫酸、亞硫酸等脫硫產物，從而恢復其脫硫活性。然而，在加熱過程中，附著在多孔炭基脫硫劑上的硫酸會與炭基體發生反應，不但會破壞多孔炭材料的孔隙結構，使多孔炭材料的質量大量損失和產生SO₂氣體(公式(1)和(2))，而且還會增加多孔炭材料的表面酸性。多孔炭基脫硫劑表面酸性的增加，會極大地減弱其對酸性氣體硫化氫的吸附和催化能力，導致其熱再生效率較低。因此，多孔炭基脫硫劑的熱再生法使用較少。

C+H₂SO₄→CO_(g)+SO_2(g)+H₂O_(g) (1)

C+2H₂SO₄→CO_2(g)+2SO_2(g)+2H₂O_(g) (2)