CN101590361A - 一种固体碱脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

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刘玉珍
李景斌
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Abstract

本发明提供了一种低成本固体碱脱硫剂。脱硫剂中的活性组分包括碱金属化合物如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钠与氢氧化钾的混合物。将活性炭浸渍在所配制的碱金属化合物溶液中，然后干燥即得产品。本发明大大降低了脱硫成本且制得的脱硫剂堆积密度小、脱硫活性高。本发明的硫剂特别适合于天然气、液化石油气的脱硫精制，可代替目前的液体碱洗，实现降低成本的目的。

Description

一种固体碱脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固体碱脱硫剂及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境保护的日益重视，汽油中硫化物的深度脱除被提上日程，这是因为汽油中多种硫化物的存在会造成很大危害，例如使汽油产生难闻的气味，降低汽油的质量，腐蚀发动机，使下游工艺催化剂中毒，造成容器溶涨等，尤其是会造成环境的污染，因此必须进行对汽油进行脱硫处理。
汽油中硫化物种类繁多，活性硫化物包括硫化氢、元素硫、硫醇等，他们对金属设备具有较强的腐蚀作用；非活性硫化物主要包括硫醚、二硫化物和噻吩等对金属设备无腐蚀作用的硫化物，一些非活性硫化物受热分解后会变成活性硫化物。
汽油脱硫有很多种方法，主要有加氢脱硫、吸附脱硫、氧化脱硫、催化裂化脱硫、溶剂萃取脱硫和生物脱硫方法，但是能达到深度脱硫的产品并不多。由于加氢脱硫在资金和氢源的限制，对中小型炼油厂来说进行非加氢精制的研究具有重要的意义。
传统的工业气体硫醇脱除技术通常采用金属氧化物为催化剂，将硫醇氧化为二硫化物，然后在采用冷凝、吸收、吸附等方法脱除二硫化物。其流程较为复杂，增加了设备投资和操作费用；同时如果原料气中H2S含量较高，还须增加H2S脱除设备以保证整体脱硫净化效果。
美国专利US.5478541，采用Fe3O4晶体与无定型Fe2O3的混合物为催化剂，将气体中的硫醇转化为二硫醚再采用后续过程脱出二硫醚，最后在脱除剩余的H2S。或者将金属氧化物担载于载体上，借助金属氧化物的催化作用及其对硫化物的化学吸附能力脱除硫醇，如美国专利US.6207106，将MnO2、CuO、ZnO、NiO、Co2O3等金属氧化物担载于椰壳碳上，可以脱除环境气体中的硫醇等恶臭气体。
日本专利JP.07-328388(公开号)，将Ag、Cu、Fe、Mn等金属氧化物担载与Y型、X型等分子筛上，以脱除环境气体中的硫醇等恶臭气体。
中国专利ZL00114588.6，将Cu、Na、Si等的氧化物或盐浸渍在活性炭上，用于脱除工业气体中的硫醇及二硫醚。
上述专利由于受金属氧化物担载量的限制，其硫容均较低，一般在2％-8％；同时脱硫剂制备过程中必须在保护气氛下焙烧，其制备方法复杂、成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供了一种低成本固体碱脱硫剂。
本发明固体碱脱硫剂中的活性组分包括碱金属化合物。如氢氧化钠、氢氧化钾、或氢氧化钠与氢氧化钾的混合物。碱金属化合物为氢氧化钠与氢氧化钾混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为5-20(氢氧化钠)∶1(氢氧化钾)，优选8(氢氧化钠)∶1(氢氧化钾)。
本发明固体碱脱硫剂中，活性组分碱金属化合物占固体碱脱硫剂总重量的10％-25％。
上述固体碱脱硫剂可用如下方法生产：配制一定比例的碱金属化合物溶液，然后将活性炭浸渍在所配制的溶液中，干燥即得。
本发明提供了一种固体碱脱硫剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(a)配制浓度为15-30％的碱金属化合物溶液；
(b)将活性炭完全浸渍在上述碱金属化合物溶液中，浸渍12-15小时；
(c)控干、再烘干既得到固体碱脱硫剂成品。
步骤(a)中所述的碱金属化合物优选为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钠和氢氧化钾的混合物。
当步骤(a)中所述的碱金属化合物为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为5-20(氢氧化钠)∶1(氢氧化钾)，优选8(氢氧化钠)∶1(氢氧化钾)。
本发明提供的一种新型固体碱脱硫剂的制备方法更优选方案为：
(a)：配制浓度为15％的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钠和氢氧化钾的混合物溶液；
(b)按照活性碳实际吸水性浸渍在等量的上述溶液中，如将75％的吸水性的活性碳1000kg完全浸渍在750L溶液中，浸渍12-15小时；
(c)控干、再于100℃烘干，得固体碱脱硫剂成品。
本发明采用在活性炭上负载碱金属，大大降低了脱硫剂的成本。而且本发明制备得到的脱硫剂堆积密度小(0.50-0.60kg/L)，且具有很高的脱硫活性。本发明生产的固体碱脱硫剂特别适合于天然气、液化石油气的脱硫精制，可用来代替目前的液体碱洗，实现降低物料精制脱硫成本的目的。
具体实施方式：
实施例1
配制750ml氢氧化钠溶液，溶液浓度为15％，再将1000g的活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中14小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例2
配制750ml氢氧化钾溶液，溶液浓度为15％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中13小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例3
配制750ml一定比例(8∶1)的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，溶液浓度为15％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例4
配制750ml氢氧化钠溶液，溶液浓度为15％，再将1000g的活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例5
配制750ml氢氧化钾溶液，溶液浓度为30％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例6
配制750ml一定比例(5∶1)的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，溶液浓度为15％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12-15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例7
配制750ml氢氧化钠溶液，溶液浓度为20％，再将1000g的活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例8
配制750ml氢氧化钾溶液，溶液浓度为25％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例9
配制750ml一定比例(20∶1)的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，溶液浓度为15％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12-15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例10
配制750ml一定比例(8∶1)的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，溶液浓度为20％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例11
配制750ml氢氧化钾溶液，溶液浓度为15％，再将1000g的活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例12
配制750ml氢氧化钠溶液，溶液浓度为30％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
实施例13
配制750ml一定比例(10∶1)的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，溶液浓度为15％，再将1000g活性炭(75％的吸水性)完全浸渍在溶液中12-15小时，然后控干后在100℃烘干，即得脱硫剂成品。
本实验中脱硫剂成品性能评价实验是采用目前普遍使用的方法。
成品性能评价实验中使用的脱硫反应器为的不锈钢管，脱硫剂为原粒度，脱硫剂装填为6ml，反应温度为15℃，空速3000h-1，原料气中甲硫醇含量为1000ppm。
具体步骤为：(1)装填脱硫剂样品；(2)准备好待测原料气(液)；(3)将原料气(液)通过装有脱硫剂样品的反应器，调节空速使其达到实验要求；(4)测量通过脱硫剂后原料气(液)中的硫醇含量.通过计算得到评价结果。
本发明上述实施例1-13制备的脱硫剂成品理化指标见表1，硫容见表2。
表1
  名称   质量指标
  强度   ≥90
  堆积密度   0.50-0.60kg/L
  外观   黑色无定型
表2
  名称   硫容(25℃)
  实施例1   ≥8.3％
  实施例2   ≥8.2％
  实施例3   ≥8.5％
  实施例4   ≥8.1％
  实例施5   ≥8.3％
  实例施6   ≥8.4％
  实例施7   ≥8.2％
  实例施8   ≥8.0％
  实例施9   ≥8.1％
  实例施10   ≥8.4％
  实例施11   ≥8.2％
  实例施12   ≥8.3％
  实例施13   ≥8.0％
以上实施例，仅以说明为目的，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1、一种固体碱脱硫剂，由载体和活性组分组成，其特征在于：载体为活性炭，活性组分包括碱金属化合物。
2、根据权利要求1所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：所述活性组分碱金属化合物占固体碱脱硫剂总重量的10％-25％。
3、根据权利要求1或2所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：所述碱金属化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、或氢氧化钠与氢氧化钾的混合物。
4、根据权利要求3所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：所述碱金属化合物为氢氧化钠与氢氧化钾混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为5-20∶1。
5、根据权利要求4所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：所述碱金属化合物为氢氧化钠与氢氧化钾混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为8∶1。
6、根据权利要求1或2所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：固体碱脱硫剂的硫容≥8.0％。
7、根据权利要求1或2所述的固体碱脱硫剂，其特征在于：固体碱脱硫剂的堆积密度为0.50-0.60kg/L。
8、一种固体碱脱硫剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)配制浓度为15-30％的碱金属化合物溶液；
(b)将活性炭完全浸渍在上述碱金属化合物溶液中，浸渍12-15小时；
(c)控干、再烘干既得到成品。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的碱金属化合物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钠和氢氧化钾的混合物。
10、根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的碱金属化合物为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为5-20∶1。
11、根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述的碱金属化合物为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，氢氧化钠和氢氧化钾的重量比为8∶1。
12、根据权利要求8、9、10或11中任一项权利要求所述的制备方法，其特征在于：
步骤(a)中所述碱金属化合物溶液浓度为15％；
步骤(b)为将75％的吸水性的活性碳1000kg完全浸渍在750L碱金属化合物溶液中；
步骤(c)中烘干温度为100℃。
13、根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：制备得到的固体碱脱硫剂的硫容≥8.0％。
14、根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：制备得到的固体碱脱硫剂的堆积密度为0.50-0.60kg/L。
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