CN103506071A - 用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天然气尾气的洁净剂及其制备方法，特别是一种通过化学吸附除去工业生产或实验过程中天然气尾气中对人体有害的硫化氢和羰基硫气体的洁净剂，属于大气污染净化领域。洁净剂由活性炭为载体，可溶性的锌盐和可溶性铜盐为活性组分，将可溶性锌盐和可溶性铜盐配制成水溶液；负载于活性炭载体；进行干燥、氧化处理、用蒸馏水洗涤，再干燥制得。本发明的常温洁净剂，可广泛适用于工厂和实验室用天然气尾气中含有ppm级硫化氢和羰基硫气体的净化，净化后硫化氢和羰基硫气体含量小于30ppb，本发明具有成分简单，容易获取，价格低廉，使用成本低、脱硫效果好的优点，极具推广价值。

Description

用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种天然气尾气的洁净剂及其制备方法，特别是一种通过化学吸附除去工业生产或实验过程中天然气尾气中对人体有害的硫化氢和羰基硫气体的洁净剂，本发明属于大气污染净化领域。

背景技术

天然气是洁净、环保、安全的能源，但天然气中含有对人体有害的含硫化合物如硫化氢、羰基硫，随着天然气被日益广泛的使用，使人们对天然气中的硫化合物如硫化氢、羰基硫的净化更为关注。

我国天然气中普遍含硫化氢和羰基硫，产生硫化氢和羰基硫有两种形式：一种为有机质在地下热解成烃气的同时，伴生有硫化氢和羰基硫；另一种为烃气与硫酸盐化学作用产生的硫化氢和羰基硫。根据天然气中硫化物的组分量，可将原料天然气划分为低含硫气（硫化物小于0.3%），中含硫气（硫化物为0.3%～5%），高含硫气（硫化物大于5%）。我国主要天然气田均为高含硫气气田，如四川普光气田等。

硫化氢和羰基硫是对人体有剧毒的物质，它们通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色气体，在10ppb浓度人们就能够闻到刺鼻的臭味。在浓度达到100ppm就能引起人中毒，在浓度达1000ppm时，就能立即致人死亡。人体暴露在600ppm浓度的硫化氢或羰基硫气体中时30分钟即致命。暴露在800ppm浓度的硫化氢或羰基硫气体中时5分钟即致命。因此国家环保标准，环境中的硫化氢和羰基硫最高允许浓度为10×10 ^-6mg/m³。

目前，国内天然气采用的脱硫方法主要有湿法工艺和干法工艺。湿法脱硫是指通过气液接触，将天然气中的硫转移到液相；干法脱硫是指将原料气以一定空速通过装有固定脱硫剂的脱硫床，经过气固接触交换，将天然气中得硫化物吸附到脱硫剂上。湿法和干法有各自的优缺点：湿法有高的硫容量，但脱硫精度较低；而干法硫容量没有湿法高，但脱硫精度高。

国内天然气脱硫专利无论是湿法还是干法，主要应用在天然气开采和生产过程中，如中国专利CN101082007A、CN1653164A、CN1431281A等，应用在环境净化领域的还没有报道。

发明内容

本发明公开了一种用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂及其制备方法，旨在提供一种用于常温通过化学吸附净化天然气尾气中硫化氢和羰基硫气体的洁净剂以及制备方法。

本发明采用如下的技术方案实现的：

吸收天然气尾气中硫化氢和羰基硫气体的洁净剂由活性炭为载体，可溶性的锌盐和可溶性铜盐为活性组分。洁净剂中各组分以质量百分比计，可溶性锌盐为1～3%，可溶性铜盐为1～3%，活性炭为94～98%。

优选含量范围：以质量百分比计可溶性锌盐为1.5～2.2%、可溶性铜盐为1.5～2.5%，活性炭为95.3～97.0%。

所述的活性炭指标为堆密度0.45g/ml，硬度97，颗粒尺寸0.6～1.7mm，灰分2%（wt）。

所述可溶性的锌盐为硝酸锌或醋酸锌、可溶性铜盐为硝酸铜或硫酸铜。上述任意一种能够负载于载体上的可溶性的锌盐和可溶性铜盐均可用于该发明。

本发明所述洁净剂的制备方法包括如下步骤：

一种用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫气体洁净剂的制备方法，包括下述工艺步骤：

（1）将可溶性锌盐和可溶性铜盐配制成水溶液；其水溶液中，以质量百分比计，含有：可溶性锌盐为2.0～3.5%，可溶性铜盐为2.2～4.5%，余量为水。

（2）将活性炭载体浸渍在含有可溶性锌盐、可溶性铜盐的水溶液中，在室温条件下，搅拌4～6小时使锌盐和铜盐负载于活性炭载体上，得到负载活性金属载体的溶液；

（3）将所述负载活性金属载体的溶液，在干燥温度70～80℃条件下，干燥6～8小时，得到负载活性金属载体的颗粒。

（4）将所述负载活性金属载体的颗粒，用68%～70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液进行氧化处理后，用蒸馏水洗涤，在干燥温度115～120℃条件下，干燥8～10小时，得到成品洁净剂。

本发明的有益效果是：以本发明的方法得到的常温洁净剂，洁净剂装入净化管内可广泛适用于工厂和实验室用天然气尾气中含有ppm级硫化氢和羰基硫气体的净化，净化后硫化氢和羰基硫气体含量小于30ppb(体积分数)。本发明具有成分简单，容易获取，价格低廉，使用成本低、脱硫效果好的优点，极具推广价值。

附图说明

图1是成品洁净剂装入净化管示意图；

图2是含有54ppm(体积分数)硫化氢气体和69ppm(体积分数)羰基硫气体的天然气经洁净剂吸收前后气相色谱监测系统对比图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明的几种实施方式作进一步的说明。

实施例1

称取2.1g醋酸锌含两个结晶水、2.4g硫酸铜含五个结晶水，与100mL水配制成混合溶液，然后将40g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于室温下搅拌4小时。在80℃烘干6小时，得到负载活性金属载体的颗粒。将负载活性金属载体的颗粒浸入68%-70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液中，直到不再有气体产生。过滤出颗粒后用蒸馏水洗涤检测其PH值为5。干燥温度115℃条件下，干燥10小时得到成品洁净剂。洁净剂活性组分：醋酸锌质量百分比为1.5%，硫酸铜质量百分比为1.5%；载体质量百分比为97%。

如附图1，将洁净剂2装入内径为15mm，长100mm的管中，管两端1、3为密闭螺纹连接。含有54ppm(体积分数)硫化氢、69ppm（体积分数）羰基硫的天然气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气相色谱监测谱如附图2，说明被净化吸收小于30ppb(体积分数)。

实施例2

称取3.0g醋酸锌含两个结晶水、4.6g硝酸铜含六个结晶水，与100mL水配制成混合溶液，然后将40g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于室温下搅拌6小时。在70℃烘干8小时，得到负载活性金属载体的颗粒。将负载活性金属载体的颗粒浸入68%-70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液中，直到不再有气体产生。过滤出颗粒后用蒸馏水洗涤检测其PH值为5。干燥温度115℃条件下，干燥10小时得到成品洁净剂。洁净剂活性组分：醋酸锌质量百分比为2.2%，硝酸铜质量百分比为2.5%；载体质量百分比为95.3%。

如附图1，将洁净剂2装入内径为15mm，长100mm的管中，管两端1、3为密闭螺纹连接。含有54ppm(体积分数)硫化氢、69ppm（体积分数）羰基硫的天然气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气相色谱监测谱如附图2，说明被净化吸收小于30ppb(体积分数)。

实施例3

称取3.7g硝酸锌含六个结晶水、3.8g硫酸铜含五个结晶水，与100mL水配制成混合溶液，然后将40g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于室温下搅拌4小时。在80℃烘干6小时，得到负载活性金属载体的颗粒。将负载活性金属载体的颗粒浸入68%-70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液中，直到不再有气体产生。过滤出颗粒后用蒸馏水洗涤检测其PH值为5。干燥温度120℃条件下，干燥8小时得到成品洁净剂。洁净剂活性组分：硝酸锌质量百分比为2.0%，硫酸铜质量百分比为2.0%；载体质量百分比为96.0%。

如附图1，将洁净剂2装入内径为15mm，长100mm的管中，管两端1、3为密闭螺纹连接。含有54ppm(体积分数)硫化氢、69ppm（体积分数）羰基硫的天然气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气相色谱监测谱如附图2，说明被净化吸收小于30ppb(体积分数)。

实施例4

称取2.8g硝酸锌含六个结晶水、3.8g硝酸铜含六个结晶水，与100mL水配制成混合溶液，然后将40g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于室温下搅拌6小时。在70℃烘干8小时，得到负载活性金属载体的颗粒。将负载活性金属载体的颗粒浸入68%-70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液中，直到不再有气体产生。过滤出颗粒后用蒸馏水洗涤检测其PH值为5。干燥温度115℃条件下，干燥10小时得到成品洁净剂。洁净剂活性组分：硝酸锌质量百分比为1.5%，硝酸铜质量百分比为2.0%；载体质量百分比为96.5%。

如附图1，将洁净剂2装入内径为15mm，长100mm的管中，管两端1、3为密闭螺纹连接。含有54ppm(体积分数)硫化氢、69ppm（体积分数）羰基硫的天然气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气相色谱监测谱如附图2，说明被净化吸收小于30ppb(体积分数)。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂，其特征在于，由活性炭为载体，可溶性的锌盐和可溶性铜盐为活性组分，洁净剂中各组分以质量百分比计，可溶性锌盐为1～3%，可溶性铜盐为1～3%，活性炭为94～98%。

2.根据权利要求1所述的用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂，其特征在于，以质量百分比计，所述可溶性锌盐为1.5～2.2%，所述可溶性铜盐为1.5～2.5%，所述活性炭为95.3～97.0%。

3.根据权利要求1所述的用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂，其特征在于，所述的活性炭指标为堆密度0.45g/ml，硬度97，颗粒尺寸0.6～1.7mm，灰分2%（wt）。

4.根据权利要求1所述的用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂，其特征在于，所述可溶性的锌盐为硝酸锌或醋酸锌，所述可溶性铜盐为硝酸铜或硫酸铜。

5.一种用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫洁净剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将可溶性锌盐和可溶性铜盐配制成水溶液；水溶液中以质量百分比计，含有：可溶性锌盐为2.0～3.5%，可溶性铜盐为2.2～4.5%，余量为水；

（2）将活性炭浸渍在所述的水溶液中，在室温条件下，搅拌4～6小时，得到负载活性金属载体的溶液；

（3）将所述负载活性金属载体的溶液，在干燥温度70～80℃条件下，干燥6～8小时，得到负载活性金属载体的颗粒；

（4）将所述负载活性金属载体的颗粒，用68%～70%的硝酸和50%的双氧水混合溶液进行氧化处理后，用蒸馏水洗涤，在干燥温度115～120℃条件下，干燥8～10小时，得到成品洁净剂。

Images