一种脱硫剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及气体净化技术领域，具体涉及一种脱硫剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的脱硫剂的制备方法，通过各步骤相互配合，制备得到的以铜为活性组分的脱硫剂具有颗粒均一，孔道排列规则的介孔结构，可大大提高脱硫剂的比表面积和孔容，使得更多的活性位暴露在表面，进而显著提高脱硫剂的脱硫精度；同时，通过金属铜与过渡金属之间相互配合，可形成具有大量空轨道的无定型金属氧化物，不仅能够有效脱除天然气中的硫化氢等无机硫，而且与四氢噻吩、硫醚、硫醇等有机硫中硫上的孤对电子形成稳定的化学键，脱除无机硫的同时，显著提高有机硫的脱除效果，在常温下，脱除天然气中硫(无机硫和有机硫)的出口精度≤15ppb。和有机硫)的出口精度≤15ppb。和有机硫)的出口精度≤15ppb。

【技术实现步骤摘要】
一种脱硫剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及气体净化
，具体涉及一种脱硫剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]天然气作为一种清洁能源，其开发和利用越来越广泛，但是大多天然气中都含有硫化物，如无机硫(硫化氢)，有机硫(二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、硫醚和噻吩等等)，这些硫化物在水的存在下会腐蚀金属、污染环境，工业中会引起催化剂中毒，腐蚀工艺设备和管路，同时降低天然气的热值。因此，需要对天然气进行脱硫处理。
[0003]目前对天然气进行脱硫的方法主要分为两类：湿法和干法，虽然湿法脱硫运行成本低、效率高，但是其易产生二次污染，耗水量相对较大造成废水后处理等问题。而干法脱硫不消耗水资源，且不会产生二次污染，其采用的脱硫剂为固体状态，以金属化合物为活性组分，利用其对天然气中硫化物的吸附性进行脱硫。如现有技术中公开了一种脱硫剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0004]首先将锌盐、铝盐、助剂金属盐溶于水中，得混合金属盐溶液；然后将沉淀剂溶液加入上述的混合金属盐溶液中，搅拌得前驱体浆液，随后将前驱体浆液老化、离心分离，收集沉淀，并对沉淀进行洗涤、干燥、焙烧，即制得所述的氧化锌基常温深度脱硫剂。
[0005]其中，所述的助剂金属盐包括钙盐、锰盐、铁盐、钴盐、镍盐或铜盐中的一种或多种。
[0006]上述方法制备得到的脱硫剂的脱硫精度虽然可达到0.03ppm以下，但是其只能脱除石油和煤化工领域中气态物料中H2S，对其他的硫化物如硫醚、硫醇等脱除效果不佳，导致整体脱硫效果不佳。
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技术实现思路

[0007]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的脱硫剂只能脱除天然气中的硫化氢，而对天然气中的有机硫脱除效果不佳的缺陷，从而提供一种脱硫剂及其制备方法和应用。
[0008]为此,本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种脱硫剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]将铜盐的水溶液与过渡金属盐的水溶液混合，得混合液；
[0011]向上述混合溶液中加入分散剂后，调节pH为8
‑
10，然后老化、分离，将分离得到的固体进行干燥、焙烧，得脱硫剂的前驱体；
[0012]将脱硫剂的前驱体与粘结剂混合成型，即得。
[0013]可选地，所述铜盐中的铜与过渡金属盐中的过渡金属的摩尔比为1：1.5
‑
2.5。
[0014]可选地，采用碱性化合物的水溶液调节pH；
[0015]优选地，所述碱性化合物的水溶液的浓度为0.025
‑
0.6mol/L；
[0016]所述铜盐的水溶液的浓度为0.05
‑
0.1mol/L；
[0017]所述过渡金属盐的水溶液的浓度为0.1
‑
0.2mol/L。
[0018]可选地，所述分散剂与铜盐水溶液中铜盐的质量比为1:8
‑
12；
[0019]所述粘结剂与分离得到的干燥后固体的质量为1:0.4
‑
1.5。
[0020]可选地，所述老化温度为20
‑
30℃，时间为6
‑
8h；
[0021]所述焙烧温度为300
‑
400℃，升温速率为0.8
‑
1.2℃/min,所述焙烧时间为3
‑
5h。
[0022]可选地，所述碱性化合物为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、氨水、碳酸氢氨中的任一种；
[0023]所述铜盐为硝酸铜、硫酸铜、乙酸铜、氯化铜中的一种或几种；
[0024]所述过渡金属盐为硝酸镍、乙酸锰、硝酸锌、硫酸铁、硝酸铁、硝酸锰、七钼酸铵、硝酸铈、硫酸亚铁中的一种或几种；
[0025]所述分散剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇中的一种或几种；
[0026]所述粘结剂为羧甲基纤维素、硅溶胶、铝溶胶、水、硝酸中的一种或几种。
[0027]可选地，在老化之前，调节pH之后还包括在20
‑
30℃搅拌2
‑
3h的步骤；
[0028]和/或，所述干燥的温度为110
‑
120℃，时间为2
‑
3h；
[0029]和/或，铜盐的水溶液与过渡金属盐的水溶液在10
‑
20℃、搅拌50
‑
80min混合。
[0030]可选地，离心分离得到固体，所述离心分离包括如下步骤：
[0031]离心：将老化处理后的溶液静置分层，将下层悬浊液在8000
‑
10000r/min下离心10
‑
20min，分离得到固形物；
[0032]洗涤：向固形物中加水搅拌；
[0033]重复上述离心和洗涤步骤4
‑
6次，过滤得到固体。
[0034]可选地，所述洗涤步骤中固形物与水的质量体积比为1g：(2
‑
5)mL。
[0035]本专利技术还提供了一种上述的脱硫剂的制备方法制得的脱硫剂。
[0036]本专利技术还提供了一种上述的脱硫剂的制备方法制得的脱硫剂在脱除天然气中的无机硫和有机硫中的应用。
[0037]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0038]1.本专利技术提供的脱硫剂的制备方法，通过限定pH为8
‑
10的碱性条件，更利于形成铜
‑
过渡金属的无定型金属氧化物，且制得的脱硫剂具有孔径为5nm左右、大小均匀、排列规则的孔道结构的金属晶格，有利于脱硫过程中硫化物(包括有机硫和无机硫)进入脱硫剂，以及硫化物在脱硫剂中的扩散。
[0039]本专利技术提供的脱硫剂的制备方法，通过各步骤相互配合，制备得到的以铜为活性组分的脱硫剂具有颗粒均一，孔道排列规则的介孔结构，可大大提高脱硫剂的比表面积和孔容，使得更多的活性位暴露在表面，进而显著提高脱硫剂的脱硫精度；同时，通过金属铜与过渡金属之间相互配合，可形成具有具有大量空轨道的无定型金属氧化物，不仅能够有效脱除天然气中的硫化氢等无机硫，而且与四氢噻吩、硫醚、硫醇等有机硫中硫上的孤对电子形成稳定的化学键，脱除无机硫的同时，显著提高有机硫的脱除效果，在常温下，脱除天然气中硫(无机硫和有机硫)的出口精度≤15ppb。
[0040]2.本专利技术提供的脱硫剂的制备方法，通过限定所述铜盐中的铜与过渡金属盐中的过渡金属的摩尔比为1：(1.5
‑
2.5)，结合pH的限定，可形成无定型的金属氧化物，提高脱硫剂前驱体的比表面积及孔容，可进一步优化制得的脱硫剂的内部结构，提高同时脱除有机
硫和无机硫的效果。在常温常压条件下，天然气中脱总硫的精度可以达到≤9ppb，硫容大于15％。
[0041]3.本专利技术提供的脱硫剂的制备方法，通过添加分散剂，使得铜盐及过渡金属化合物在溶液中分散更有序，而且铜与过渡金属原子之间形成的粒径大小可控性更强，制得的脱硫剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜盐的水溶液与过渡金属盐的水溶液混合，得混合液；向上述混合溶液中加入分散剂后，调节pH为8
‑
10，然后老化、分离，将分离得到的固体进行干燥、焙烧，得脱硫剂的前驱体；将脱硫剂的前驱体与粘结剂混合成型，即得。2.根据权利要求1所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述铜盐中的铜与过渡金属盐中的过渡金属的摩尔比为1：1.5
‑
2.5。3.根据权利要求1或2所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，采用碱性化合物的水溶液调节pH；优选地，所述碱性化合物的水溶液的浓度为0.025
‑
0.6mol/L；所述铜盐的水溶液的浓度为0.05
‑
0.1mol/L；所述过渡金属盐的水溶液的浓度为0.1
‑
0.2mol/L。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂与铜盐水溶液中铜盐的质量比为1:8
‑
12；所述粘结剂与分离得到的干燥后固体的质量为1:0.4
‑
1.5。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述老化温度为20
‑
30℃，时间为6
‑
8h；所述焙烧温度为300
‑
400℃，升温速率为0.8
‑
1.2℃/min,所述焙烧时间为3
‑
5h。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的脱硫剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：单红飞，景云峰，李晓凡，杨艳，徐研，张秋宇，
申请(专利权)人：沈阳三聚凯特催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：