[發明專利]一種用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010431562.7
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111569821A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉蓉;王曉龍;肖天存;劉練波;郜時旺
• 申請（專利權）人: 中國華能集團有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;C10L3/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑及其制備方法和應用，屬于沼氣除雜提純技術領域。金屬氧化物助劑負載在經負壓脫氣的堿性氧化物固體廢棄物載體的多級孔結構中，金屬氧化物與堿性氧化物固體廢棄物可協同發揮脫硫和脫碳的作用，可有效提高CO₂和H₂S的脫除率，提高制得的生物質天然氣產品濃度。有效提高了堿性氧化物固體廢棄物的利用率，提高復合型脫硫脫碳吸附劑活性和容量，延長復合型脫硫脫碳吸附劑壽命，加快反應速率，并且能夠同時脫除沼氣中的二氧化碳和硫化氫，無二次污染，是一種高效低成本的沼氣提純技術。

技術領域

本發明屬于沼氣除雜提純技術領域，具體涉及一種用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

沼氣是有機物在厭氧條件下經微生物的發酵作用生產的一種可燃性混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，此外還有少量氫、氮氣、一氧化碳、硫化氫和氨等，二氧化碳的體積含量在25％-40％。沼氣中硫化氫的濃度受發酵原料或發酵工藝的影響，其含量變化很大，一般在1％-3％，這一數值己經超出了國家標準，因此在使用沼氣前，必須首先對沼氣進行除雜提純處理。通過沼氣除雜提純凈化不僅能實現能量的回收替代傳統能源，還能極大地降低碳排放量對溫室效應的影響，具有理想的碳減排效益。

脫硫脫碳是除雜提純的核心工藝。脫硫是為了避免硫化氫腐蝕壓縮機、儲氣罐及管道、發動機，以及避免造成催化劑中毒；脫碳是因為二氧化碳使沼氣的熱值、能量密度及燃燒速度降低，以及增大了沼氣點火溫度；脫水是為了避免水在導氣管道中積累后會使溶解硫化氫和氨氣等氣體而腐蝕壓縮機、儲氣罐及管道、發動機，以及防止沼氣在加壓儲存時冷凝或結冰。

脫除沼氣中CO₂和H₂S的方法很多，現有的沼氣除雜提純方法主要是溶劑法脫硫脫碳，采用醇胺類溶劑對天然氣中所含的CO₂和H₂S等多種有害組分進行脫除。工業上常用的醇胺主要有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA),N-甲基二乙醇胺(MDEA)等。溶劑法脫硫脫碳存在無選擇性，溶劑易發泡及降解變質，腐蝕性強，蒸汽壓高、蒸發損失量大等問題。

膜分離脫硫脫碳技術具有較多優點，但目前尚未在工業上廣泛應用。主要原因是復雜的制膜工藝使得生產成本高昂，以及受目前工業生產水平的限制，膜的性能穩定性較差。目前，膜分離技術無法保證在任何情況下使天然氣的凈化度達到管輸標準，因此還需增加傳統處理技術作為最終的凈化步驟。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開了一種用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑及其制備方法和應用，有效提高了堿性氧化物固體廢棄物的利用率，提高復合型脫硫脫碳吸附劑活性和容量，延長復合型脫硫脫碳吸附劑壽命，加快反應速率，并且能夠同時脫除沼氣中的二氧化碳和硫化氫，無二次污染，是一種高效低成本的沼氣提純技術。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑，金屬氧化物助劑負載在經負壓脫氣的堿性氧化物固體廢棄物載體的多級孔結構中，金屬氧化物助劑與堿性氧化物固體廢棄物載體的質量比為(1～5)：20。

本發明公開了上述用于沼氣脫硫脫碳的復合型吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將堿性氧化物固體廢棄物進行粒徑篩分后待用；將金屬氧化物配置成鹽溶液待用；

步驟2：在1～4kPa的壓力下對堿性氧化物固體廢棄物進行負壓脫氣，脫氣后繼續保持負壓，將堿性氧化物固體廢棄物浸入金屬氧化物的鹽溶液中；

步驟3：滴加完畢后于常溫常壓下靜置，經干燥、充分研磨后進行煅燒，得到復合型吸附劑。