[發明專利]一種煤氣干法凈化用高效脫硫劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010593600.9
• 申請日: 2020-06-27
• 公開（公告）號: CN111921363B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 龍東輝;葉帆;張亞運;初豪杰;潘燕凱;杜衛兵
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;上海同助化工科技有限公司
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/52;B01D53/48;B01D53/02;C10K1/00;C10K1/20;C10K1/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種煤氣干法凈化的高效脫硫劑及其制備方法和應用。該脫硫劑以具有發達孔隙結構的活性炭為載體，分別浸漬氧自由基活化劑及弱堿性促進劑而成。該脫硫劑能夠將硫化氫氣體轉化成單質硫并存儲于活性炭的孔中。與現有技術相比，本發明具有極高的脫硫容量(穿透容量可達70?130％)和脫硫精度(尾氣中硫化氫濃度低于0.1ppm)。此外，該脫硫劑對有機硫具有較強的吸附性能。該吸附劑具有較高的著火點(350℃)，較高的工作溫度寬口(5?80℃)，適應于大空速煤氣的高精度脫硫。

技術領域

本發明涉及煤氣凈化領域，尤其是涉及一種煤氣干法凈化用高效脫硫劑及其制備方法和應用。

背景技術

煤氣是在焦炭生產中經煤干餾而產生的氣態產物，是位于焦炭之下的第二大煉焦產品。煤氣的主要成分包括氫氣(55-60％)和甲烷(25-30％)，既可作為鋼鐵企業所需的二次能源，也可作為民用煤氣。為實現煤氣的回收利用，煤氣的凈化是其作為產品利用前必不可少的環節。煤氣中的雜質主要包含焦油、苯、萘、氨氣、硫化氫和羰基硫。其中，硫化氫是一種無色具有臭雞蛋氣味的有毒氣體，它的存在會嚴重腐蝕設備、造成催化劑中毒、危害人體健康；而羰基硫的存在會影響人體健康，同時是造成環境污染和水體污染的因素之一。因此，脫硫工藝是煤氣凈化工藝中重要的步驟之一。

目前，煤氣的脫硫工藝主要包括濕法脫硫與干法脫硫。濕法脫硫根據不同的脫硫原理可分為濕式吸收法和濕式氧化法，其中濕式吸收法主要通過堿性液體對混合氣中的含硫物達到選擇性吸收的效果，常用的吸收劑包括氨水溶液、醇胺溶液和碳酸鹽溶液，濕式吸收法脫硫工藝處理量大，但溶液再生的時候會釋放含硫氣體，這部分氣體需要用其他方法進行處理。而濕式氧化法中通過催化劑的作用能夠將吸收的含硫物氧化成單質硫，如塔-希法、FRC法，但催化劑往往受制于進口。然而，總體上而言，濕法脫硫存在脫硫精度低、設備腐蝕嚴重等問題，其應用受到限制。

干法脫硫由于較高的脫硫精度，越來越受到人們的關注。此外，其應用設備的占地面積小、對設備腐蝕性小，具有較高的經濟效益。目前，常用的干法脫硫劑包括鐵系脫硫劑和鋅系脫硫劑。鐵系脫硫劑的活性物質為氧化鐵，它可以將含硫物氣體轉化成硫化鐵、硫化亞鐵、單質硫，脫硫精度可達99％以上，但實際硫容較低，只有20-30％，且再生操作困難，失活的催化劑基本靠填埋的方式處理，嚴重危害了土壤資源。鋅系催化劑的脫硫精度相對更高，但它的低硫容、高成本、難再生等因素限制了它的進一步應用。

據研究表明，炭基催化劑由于豐富的表面化學與發達的孔隙結構，其對硫化氫的脫除能力普遍高于鐵系或鋅系脫硫劑，且尾氣中硫化氫的濃度低于0.1ppm，對羰基硫的脫除也具有較高的活性，且可通過常規的水蒸氣活化對材料進行再生，適合低濃度高精度的脫硫應用。但是一般情況下，炭基材料對氧氣活化的能力較弱，且對含硫物的解離能力較差，因此其應用受到限制。

歸納起來，現有的煤氣脫硫技術主要包括濕法脫硫與干法脫硫，濕法脫硫雖然處理能力大，但由于脫硫精度低、設備腐蝕嚴重、吸收劑再生困難等因素限制了其實際應用。干法脫硫中，鐵系催化劑和鋅系催化劑脫硫精度較高，但硫容相對較低，且失活的催化劑處理困難。而炭基催化劑脫硫精度高、再生方便，適用于煤氣中低濃度含硫物氣體的脫除，但對氧氣活化的能力較弱，且對含硫物的解離能力較差，往往表現出較差的脫硫性能。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種脫硫能力強、硫容高、成本低、工藝簡單、可大規模生產的煤氣干法凈化用高效脫硫劑及其制備方法和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本領域技術人員熟知，一般的活性炭雖然具有一定的孔隙結構，但由于無法促進硫化氫解離或氧氣活化，幾乎不表現出脫硫性能。常規的技術中，傾向于在活性炭上負載一些組分，并進行碳化擴孔得到一系列脫硫催化劑，使得該催化劑具有一定的脫硫性能，或者將前驅體碳化后，除去模板劑，制備載體。由此可見，碳化步驟是現有技術中提高脫硫性能不可或缺的手段。