CN106102901A - 用于从气流中除去硫化合物的可再生系统 - Google Patents

用于从气流中除去硫化合物的可再生系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及氧化铜基吸附剂，以及用于制备和使用氧化铜基吸附剂的方法。该吸附剂优选用于从气流中除去一种或多种硫物质。该吸附剂包含浸渍有CuO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料。所述纳米粒子均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物被吸附在纳米粒子上。

Description

用于从气流中除去硫化合物的可再生系统
发明领域
本发明涉及吸附剂材料以及用于制备和使用吸附剂的方法。更具体而言，本发明涉及高度可再生的吸附剂以及用于从气流中除去硫化合物(特别是H2S)的方法。
发明背景
许多工业气体含有H2S和其他硫化合物。示例包括但不限于燃料气体、克劳斯(Claus)设备尾气以及用于精制和其他工艺的烃进料。从气流中除去硫化合物是工业工艺中的重要部分，包括用于石油精制操作的工艺。当作为用于燃烧的燃料中的污染物时，硫是对环境有害的；当用于例如燃料电池的电化学系统时，硫对数种催化剂材料是有毒的。已施行了环境法规以限制硫化合物排放，并且需要从克劳斯工艺尾气中得到更高的硫捕获水平。还极为需要占地面积更小的硫除去技术，以用于空间受限的设施。
目前，有多种商业化技术用于从克劳斯工艺尾气中除去硫化合物。然而，在例如近海石油和气体加工厂的空间受限的设施中实施这种技术时，或者在精炼厂翻新改造中，较大的占地面积构成限制。与这些技术相关的高能量消耗和高维护成本是另一个还未能有效解决的挑战。例如Beavon-MDEA、SCOT和ARCO的商业化硫去除技术均依赖能源密集型胺洗涤和再生工艺。另外，这些工艺中的水去除步骤需要高的资金和运行成本。
显然，需要更好的用于除去硫化合物的吸附剂组合物和方法。
发明内容
本发明提供能够从气流中除去硫化合物的吸附剂组合物。所述吸附剂组合物是高度可再生的，并能容易地进行制备且具有必要的硫容量(符合现有环境法规)、稳定性和机械强度性质，使它们能够在广温度范围内使用，所述温度范围包括相对较低的温度和相对较高的温度。吸附剂复合物降低与硫去除相关的资金和运行成本，且具有适合小占地面积和低维护工艺的物理形态和尺寸。
在一个实施方式中，本发明提供一种硫化吸附剂组合物，该组合物包含浸渍有CuO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物吸附在纳米粒子上。
所述二氧化硅载体材料的中值孔径可以是约5-约50nm，或约5-约15nm，或约7-约8nm，或约8nm。所述纳米粒子的平均直径可以是约3-约6nm，或少于约6nm，或约5nm。
在一些实施方式中，CuO纳米粒子还可含有Zn。Cu/Zn摩尔比的范围可以是约20:1-约1:1。
多孔性二氧化硅载体的孔体积范围可以是约0.3-约3.0ml/g。纳米粒子之间的平均粒子间距可以是理论最大间距。二氧化硅载体材料的表面积也可以是约100-约1000m2/g，或约750m2/g。在一些实施方式中，二氧化硅载体材料可包含SBA二氧化硅、MCM二氧化硅或硅胶。
硫化合物可包含H2S。
本发明的另一个实施方式提供一种制备硫化吸附剂组合物的方法，所述组合物包含浸渍有Cu-ZnO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物吸附在纳米粒子上，该方法包括：
在锌盐和铜盐的水溶液中浸渍二氧化硅载体材料，其中Cu:Zn的摩尔比为约2:1；
干燥浸渍的载体材料；
煅烧浸渍的载体材料；和
使硫化合物的气流通过浸渍的载体材料。
所述锌盐可包括硝酸锌、乙酸锌或它们的混合物；所述铜盐可包括硝酸铜、乙酸铜和它们的混合物。
所述浸渍步骤可通过初期湿法浸渍(incipient wetness impregnating)来实施。所述干燥步骤可通过真空干燥来实施。所述真空干燥可在室温下实施。可通过将干燥的粒子加热至约200-600℃的温度范围或加热至约500℃的方式来实施煅烧。所述煅烧可在惰性气体中实施。
在本发明的另一个实施方式中，提供除去吸附在硫化吸附剂组合物上的硫化合物的方法，该方法包括：将硫化吸附剂组合物加热至约100-700℃的温度，并使氧化剂通过吸附剂组合物。
所述硫化吸附剂组合物可加热至约400-550℃的温度。所述氧化剂可包括空气、纯氧、稀薄的氧、臭氧、过氧化氢或它们的组合。当氧化剂是稀薄的氧时，所述稀薄的氧可以是在惰性载体气体中浓度为1-5摩尔％的氧。
所述方法还可包括以下步骤：在氧化步骤后使还原剂通过吸附剂组合物。所述还原剂可包括氢、甲烷、一氧化碳气体或它们的混合物。当还原剂是氢气时，所述氢气可以是在惰性载体气体中浓度为1-10摩尔％的氢。
所述方法还可包括以下步骤：在还原步骤后使氧化剂通过吸附剂组合物。氧化-还原-氧化循环可以串联方式重复至少两次、或三次、四次、五次或多于五次。在每个氧化-还原-氧化循环之间，可使用惰性气体冲洗所述吸附剂。所述惰性气体可以是氮气。
在本发明的另一个实施方式中，提供用于从气流中除去硫化合物的方法，该方法包括：以有效的时间量使气流通过有效量的吸附剂组合物，以产生硫化吸附剂组合物并将气流中的硫化合物减少至低于约1ppm的水平，所述吸附剂组合物包含浸渍有CuO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中。
在通过所述吸附剂组合物之前，可将气流加热至低于约400℃的温度。可将所述气流加热至约150-约250℃的温度范围。气流中的硫化合物可包括H2S、COS、SO2、CS2和S2。在通过吸附剂组合物之前，可使用氢化剂处理所述气流。所述氢化剂可以是氢气。气流中的硫化合物可以主要是H2S。气流中H2S的浓度可低于1％。
在一些实施方式中，纳米粒子还包括Zn。Cu/Zn摩尔比的范围可以是约20:1-约1:1。在一些实施方式中，Cu-ZnO纳米粒子还可含有氧化铝。Cu/Zn摩尔比的范围为约20:1-约1:1，且最小Cu/Al摩尔比为10。
所述方法还可包括除去吸附在硫化吸附剂组合物上的硫化合物的步骤，所述步骤通过将硫化吸附剂组合物加热至约100-700℃的温度，并使氧化剂通过吸附剂组合物来实施。
所述硫化吸附剂组合物可加热至约400-550℃的温度。
在优选的实施方式中，过滤系统中采用所述吸附剂组合物。所述过滤系统可容纳在盒中或容纳在气流过滤器组件中。
附图的简要说明
图1是本发明的脱硫工艺的示意图。
图2描绘了显示SBA-15和浸渍有铜-锌的SBA-15的图谱的小角度XRD实验的结果。图中的插图显示了宽角度图谱。
图3显示了在87K下测得的SBA-15和Cu-ZnO-SBA-15的氩气吸附-脱附等温线。通过使用NLDFT等式(二氧化硅，圆柱形孔)得到了孔径分布(插图)。
图4示出了硫化Cu-ZnO-SBA-15的HAADF STEM图像。
图5示出了Cu-ZnO-SBA-15的循环吸附/再生测试的穿透曲线(breakthroughcurve)。
图6示出了Cu-ZnO-SBA-15的循环吸附/再生测试的穿透曲线。
图7示出了Cu-ZnO-硅胶的循环吸附/再生测试的穿透曲线。
图8示出了Cu-ZnO-Al2O3吸附剂的XRD图谱。
图9示出了Cu-ZnO-Al2O3吸附剂的循环吸附/再生(14次循环)测试的穿透曲线。
发明详述
在以下详细描述中对本发明的优选实施方式进行描述以使本发明能够实施。尽管使用了特定术语来描述和说明优选实施方式，但是这些术语并无意限制本发明的实施。进一步，尽管参照优选实施方式对本发明进行了描述，但是考虑上述和以下详细描述，则多种本发明的变化和改进对本领域技术人员来说是显而易见的。本文所述的参数不受任何分析技术的限定。正如本领域普通技术人员所能够容易理解的，参数可根据所用的设备而变化，以限定某些参数。
除非另有说明，术语“一个”、“一种”和“所述”表示一个或多个。
如本文所用，“约”、“大约”、“基本”会被本领域的普通技术人员所理解，并会根据上下文变化至某一程度。如果存在对本领域普通技术人员而言不清楚的术语的使用，“约”或“大约”则指特定术语的±10％以内，“基本上”则指高于特定术语的±50％。
如之前所述，本发明的吸附剂组合物可包括多孔性载体材料。公开的载体可包括多孔性二氧化硅材料(中孔二氧化硅-孔径范围2-50nm)，其具有有序或无序的孔结构(例如SBA-15、SBA-16、MCM-41、MCM-48、KIT-6、FDU-12和硅胶)。如本文所用，“二氧化硅”是指化学式为SiO2的“二氧化硅(silica)”。二氧化硅可形成多孔性载体，例如多孔性粒子，其可被本文公开的吸附剂材料浸渍。在一些实施方式中，所述二氧化硅载体材料的中值孔径可以是约5-约50nm，约5-约15nm，约7-约8nm，或约8nm。可通过本领域技术人员已知的方法来测定中值孔径，例如通过标准氮气或氩气吸附分析。
在一些实施方式中，多孔性二氧化硅载体的孔体积范围是约0.3-约3.0ml/g。在一些实施方式中，二氧化硅载体的表面积可以是约100-约1000m2/g，或约750m2/g。可使用常规方法计算比表面积，包括布伦纳-埃米特-特勒(Brunauer-Emmett-Teller,BET)理论。
可使用铜材料浸渍吸附剂组合物。“铜材料”可包括铜金属、铜氧化物和铜盐(例如硝酸铜和乙酸铜)。在公开的吸附剂组合物被煅烧之后，所述组合物优选含有铜金属或铜氧化物。也可使用锌材料浸渍吸附剂组合物。“锌材料”可包括锌金属、锌氧化物和锌盐(例如硝酸锌和乙酸锌)。在公开的吸附剂组合物被煅烧之后，所述组合物优选含有锌金属或锌氧化物。
如本文所用，“浸渍”是指将溶液导入多孔性载体材料。与术语“涂覆”相反，术语“浸渍(impregnated)”或“浸渍(impregnating)”是指溶液渗透了载体材料或载体材料被溶液注满。另一方面，“涂覆”仅指一层溶液沉积在载体材料的外表面。
在一些实施方式中，二氧化硅载体被CuO纳米粒子浸渍。在一些实施方式中，纳米粒子的平均直径为约1-约8nm，或约3-约6nm，或约6nm，或约5nm。可通过本领域技术人员已知的分析方法来测定纳米粒子直径，例如通过透射电子显微镜(TEM)。
在一些实施方式中，二氧化硅载体被Cu-ZnO纳米粒子浸渍。在一些实施方式中，Cu/Zn摩尔比的范围是约20:1-约1:1。吸附剂也可以是未被负载的铜-锌-铝氧化物。铜/锌摩尔比为20:1-1:1，且最小Cu/Al比为10。
所述纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中。如本文所用，术语“基本均匀分布”是指纳米粒子平均地分布在整个孔体系中。在一些实施方式中，各纳米粒子以最大的间距分隔开，且间距的大小相同。不受本发明任何理论的限制，认为纳米粒子在载体上的均匀分布帮助实现本发明的吸附剂组合物的高稳定性。
在一些实施方式中，硫化合物吸附在纳米粒子上。如本文所用，硫化合物可包括硫、硫化氢(H2S)、羰基硫化物(COS)和其他硫化合物，例如SO2、CS2和S2。本发明的有机硫化合物包括例如硫醇或裂化汽油中发现的噻吩化合物，其中包括噻吩(thophene)、苯并噻吩、烷基噻吩、烷基苯并噻吩和烷基二苯并噻吩。
本发明的吸附剂具有高硫容量。表述硫容量的一种方法是毫克硫每克吸附剂(mgS/g)。在一些实施方式中，吸附剂提供的硫去除容量范围为约60-约300mgS/g。
在一些实施方式中，吸附剂组合物可通过以下步骤制备：
在金属盐的水溶液中浸渍二氧化硅载体材料；
干燥浸渍的载体材料；
煅烧浸渍的载体材料。
在一些实施方式中，二氧化硅载体材料浸渍于锌盐和铜盐的水溶液中，其中Cu:Zn的摩尔比为约2:1。所述锌盐可包括硝酸锌、乙酸锌和它们的混合物；所述铜盐可包括硝酸铜、乙酸铜和它们的混合物。
能够使硫化合物的气流通过浸渍的载体材料而将吸附剂组合物转化为硫化吸附剂组合物。所述浸渍步骤可通过初期湿法浸渍来实施。
所述干燥步骤可通过真空干燥来实施。所述真空干燥可在室温下实施。
可通过将干燥的粒子加热至约200-600℃的温度范围或加热至500℃的方式来实施煅烧。所述煅烧可在惰性气体中实施。
可在用于处理气流、液流或同时处理两者的方法中使用吸附剂组合物。在一些实施方式中，使用吸附剂组合物处理烃流(例如，燃料流)。在优选的实施方式中，吸附剂组合物用于处理含有克劳斯工艺尾气中或远端小天然气处理单元中的硫化合物的气流、合成气体(H2/CO)的净化和潜在的机动车排放物。
在一些实施方式中，通过以下方式从气流中除去硫化合物：以有效的时间量使气流通过有效量的吸附剂组合物，以产生硫化吸附剂组合物并将气流中的硫化合物减少至低于约1ppm的水平(或约1-3ppm，或约1-5ppm)。
在通过所述吸附剂组合物之前，将气流加热至低于约400℃(或约150-250℃)的温度。
在一些实施方式中，在通过吸附剂组合物之前，使用氢化剂处理所述气流(例如克劳斯尾气)。这确保了气体的大部分被转化为H2S。通常，尾气中的还原气体(例如H2、CO、H2O)通过氢化/水解反应足以将所有硫化合物转化为硫化氢。在一些实施方式中，所述氢化剂是氢气。在一些实施方式中，气流中的硫化合物主要是H2S。在一些实施方式中，气流中的H2S浓度低于1％。
所述吸附剂组合物是高度可再生的。如本文所用，“可再生性”涉及相同吸附剂的以下能力：在除去吸附的物质(例如H2S)后用于多个吸附循环，然后用于后续的吸附循环。在一些实施方式中，与未再生的吸附剂组合物相比，吸附剂组合物在再生后基本未呈现明显降低的硫容量。在一些实施方式中，再生的吸附剂的硫容量是之前未使用的吸附剂组合物的至少约60％，优选为之前未使用的吸附剂组合物的约70％，或80％，或90％，或95％。
在一些实施方式中，通过以下方式使吸附剂组合物再生(即，将吸附在吸附剂组合物上的硫化合物除去)：将硫化吸附剂组合物加热至约100-700℃(或约400-550℃)的温度，并使氧化剂通过吸附剂组合物。所述氧化剂可包括空气、纯氧、稀薄的氧、臭氧、过氧化氢或它们的组合。在一些实施方式中，所述氧化剂是稀薄的氧。在一些实施方式中，所述稀薄的氧是在惰性载体气体中浓度为1-5摩尔％的氧。
所述再生步骤可包括多个氧化-还原循环。例如，一些实施方式中，在氧化步骤之后还原剂通过吸附剂组合物。在一些实施方式中，所述还原剂包括氢、甲烷、一氧化碳气体或它们的混合物。所述氢气在惰性载体气体中可含有1-10摩尔％的氢。在一些实施方式中，包括以下额外的步骤：在还原步骤后使氧化剂通过吸附剂组合物。氧化-还原-氧化循环可串联地重复至少两次(或连续2-10次)。在一些实施方式中，每个氧化-还原-氧化循环之间，使用惰性气体冲洗所述吸附剂。在一些实施方式中，所述惰性气体是氮气。根据另一个实施方式，可通过以下方式连续实施再生步骤：将床暴露于氧化/还原/氧化气体混合物，期间使用惰性气体或蒸汽冲洗床。在一个示例中，氧化气体和还原气体在平衡惰性气体中分别为1-10摩尔％氢和1-5摩尔％O2。在一些实施方式中，氧化步骤过程中将硫化铜转化为氧化铜，至少形成一些硫酸铜。硫酸盐能够与气相中的H2S反应并在吸附循环过程中通过SO2污染流。为了消除该负面影响，可在氧化后使用还原气体还原硫酸盐。在最终氧化步骤中，金属铜能够被转化为氧化物形态，其在硫去除方面具有更高的活性。
本发明的脱硫工艺的示意图如图1所示。辅助设备(例如压缩机、阀、加热器)未在各个工艺流程图中示出，但是涵盖在本发明的范围内。如图1所示，克劳斯尾气4通过催化加氢处理反应器1，含有硫化氢的流出物5通过在线吸附床2。所得流出物7含有亚-ppm水平的硫化氢。为了在硫化氢穿透(根据当地法规限定)之后床1中实现连续的运行，将加氢处理的流4转移至床2。为了再生床1，使温度范围为100-700℃、优选为400-550℃的包含含氧气体的氧化流8通过硫化床，直到实现完全的再生(或任意可接受的水平)。将这种低温用于再生是有利的，并且能够使用不锈钢构建硫去除单元，从而降低单元的资金成本。将含有二氧化硫的流出物6返回克劳斯设备以捕获硫。
可以双床构造使用循环操作来实施该方法，其中一个活性床在线，直至达到穿透点。然后可在不高于550℃的温度下于氧化气体中使吸附剂再生。能够在再生步骤过程中将富二氧化硫流出物返回克劳斯设备。可将加氢处理的流导向第二床。在另一个实施方式中，所述方法可包括两个填充了本发明的吸附剂的床，使用对本领域技术人员而言显而易见的操作步骤以循环方式运行。
以下实施例对根据本发明的目前优选的吸附剂的制备和使用进行说明。
实施例
实施例1
Cu-ZnO-SBA-15吸附剂材料的合成以及H2S容量
该实施例中，制备了含有在中孔二氧化硅(SBA-15)上的铜-锌氧化物的吸附剂材料(Cu-ZnO-SBA-15)。通过Cu(NO3)2·3H2O和Zn(NO3)2·6H2O(摩尔比Cu:Zn＝2:1)水溶液的初期湿法浸渍制备了Cu-ZnO-SBA-15。根据Sayari等开发的方法合成了SBA-15。以每批次0.2ml的方式将1.0ml的上述溶液加入1g SBA-15。浸渍之后，在室温下将粉末真空干燥24小时，然后在50ml/分钟的氮气流中以500℃煅烧4小时。
如图2所示，SBA-15(在550℃下煅烧5小时)和Cu-ZnO-SBA-15(摩尔比Cu:Zn:Si＝2:1:12.5)的XRD图谱确认了中孔二氧化硅的形成和导入铜氧化物和锌氧化物后的结构稳定性。在导入氧化物纳米粒子后，特征反射轻微偏移(0.2nm)至更高的角度，表明结构收缩。在Cu-ZnO-SBA-15的衍射图谱中未检测到与铜氧化物或锌氧化物相关的峰，表明导入的纳米粒子在载体上高度分散。氩气吸附等温线(图3)符合H1滞后的IV类型；与具有一维圆柱形通道的SBA-15的中孔结构一致。使用NLDFT模型在等温线上得到的累积孔体积表明累积孔体积从1.34cc/g降至0.77cc/g，这可归因于孔中纳米粒子的存在。在SBA-15中嵌入纳米粒子导致中值孔径从7.9nm降至7.6nm。硫化后Cu-ZnO-SBA-15的STEM-HAADF图像揭示了铜-锌硫化纳米粒子(～5nm)在SBA-15上非常均匀的分布(图4)。
Cu-ZnO-SBA-15吸附剂以循环吸附/再生的方式在150℃和1atm的条件下暴露于H2S流(氦气中102ppmv)。在氮气中5摩尔％的氧流下以500℃实施了再生。图5示出了吸附剂对循环吸附/再生的高性能。
吸附剂在150℃和1atm下显示了对模拟气体(H2S 200ppmv,CO 300ppmv,C2H6300ppmv,CH4 0.25％,Ar 0.59％,CO2 19.88,N2 79.2)高水平的吸附和再生性能(图6)。这种情况中，也在氮气中5摩尔％的氧流下以500℃实施了再生。
实施例2
Cu-ZnO-硅胶吸附剂材料的合成以及H2S容量
使用0.75ml的铜-锌硝酸盐(4M)溶液和与实施例1所述相同的步骤合成了Cu-ZnO-硅胶。
使用实施例1中详细描述的吸附/再生步骤测试了Cu-ZnO-硅胶吸附剂材料。如图7所示，Cu-ZnO-硅胶吸附剂显示了高水平的再生能力。
实施例3
Cu-ZnO-Al2O3吸附剂材料的合成以及H2S容量
70℃下通过在蒸馏水中以恒定pH＝7的条件添加Na2CO3溶液(1.25M)的方式，使Cu/ZnO/Al2O3前体、乙酸锌(1.25M)、硝酸铜(1.25M)和硝酸铝(1.25M)(摩尔比Cu:Zn:Al＝6:3:1)共沉淀。在80℃下将所得溶液老化1天。使用蒸馏水充分洗涤沉淀物以使pH＝7并在120℃下干燥12小时。在流动空气下以550℃将粉末煅烧5小时。图8示出了Cu-ZnO-Al2O3的XRD图谱。
用14次吸附/再生循环在150℃和1atm下将Cu-ZnO-Al2O3吸附剂暴露于H2S流(氦气中10.3ppmv)，发现吸附容量在初始的两个循环中降低，之后容量稳定在98mgS/g吸附剂的高吸附容量(图9)。对于该吸附剂，在H2S即将穿透之前观察到了短时间的SO2洗脱。
已经结合优选实施方式对本发明进行了相当详细的描述。但是，应理解在不偏离上述详细公开和所附权利要求书所指出的本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和改进。本文引用的所有美国专利、公开申请和其它出版物通过引用全文纳入本文。
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Claims (69)

1.一种硫化吸附剂组合物，该组合物包含浸渍有CuO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物吸附在纳米粒子上。
2.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的中值孔径为约5-约50nm。
3.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的中值孔径为约5-约15nm。
4.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的中值孔径为约7-约8nm。
5.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的中值孔径为约8nm。
6.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述纳米粒子的平均直径为约1-约8nm。
7.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述纳米粒子的平均直径为约3-约6nm。
8.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述纳米粒子的平均直径小于约6nm。
9.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述纳米粒子的平均直径为约5nm。
10.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述CuO纳米粒子还含有Zn。
11.如权利要求10所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，Cu/Zn摩尔比的范围为约20:1-约1:1。
12.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述多孔性二氧化硅载体的孔体积范围为约0.3-约3.0ml/g。
13.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，纳米粒子之间的平均粒子间距为理论最大间距。
14.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的表面积为约100-约1000m2/g。
15.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料的表面积为约750m2/g。
16.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述二氧化硅载体材料包含SBA二氧化硅、MCM二氧化硅、FDU二氧化硅、KIT二氧化硅或硅胶。
17.如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物，其特征在于，所述硫化合物包括H2S。
18.一种制备硫化吸附剂组合物的方法，所述组合物包含浸渍有Cu-ZnO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物吸附在纳米粒子上，该方法包括：
在锌盐和铜盐的水溶液中浸渍二氧化硅载体材料，其中Cu:Zn的摩尔比为约2:1；
干燥浸渍的载体材料；
煅烧浸渍的载体材料；和
使硫化合物的气流通过浸渍的载体材料。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述锌盐选自硝酸锌、乙酸锌以及它们的混合物；所述铜盐选自硝酸铜、乙酸铜以及它们的混合物。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述浸渍步骤通过初期湿法浸渍来实施。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述干燥步骤通过真空干燥来实施。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述真空干燥在室温下实施。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，通过将干燥的粒子加热至约200-600℃的温度范围来实施煅烧。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，通过将干燥的粒子加热至约500℃的温度来实施煅烧。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述煅烧在惰性气体中实施。
26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述硫化合物包括H2S。
27.用于除去吸附在如权利要求1所述的硫化吸附剂组合物上的硫化合物的方法，该方法包括：将硫化吸附剂组合物加热至约100-700℃的温度，并使氧化剂通过吸附剂组合物。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，将所述硫化吸附剂组合物加热至约400-550℃的温度。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述氧化剂选自空气、纯氧、稀薄的氧、臭氧、过氧化氢或它们的组合。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是稀薄的氧。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述稀薄的氧是在惰性载体气体中浓度为1-5摩尔％的氧。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括：在氧化步骤后使还原剂通过吸附剂组合物。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述还原剂选自氢、甲烷、一氧化碳气体或它们的混合物。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述氢气在惰性载体气体中含有1-10摩尔％的氢。
35.如权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括：在还原步骤后使氧化剂通过吸附剂组合物。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述氧化-还原-氧化循环以串联方式重复至少两次。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，在每个氧化-还原-氧化循环之间，使用惰性气体冲洗所述吸附剂。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述惰性气体是氮气。
39.用于从气流中除去硫化合物的方法，该方法包括：以有效的时间量使气流通过有效量的吸附剂组合物，以产生硫化吸附剂组合物并将气流中的硫化合物减少至低于约1ppm的水平，所述吸附剂组合物包含浸渍有CuO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，在通过所述吸附剂组合物之前，将气流加热至低于约400℃的温度。
41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，将气流加热至约150-约250℃的温度范围。
42.如权利要求39所述的方法，其特征在于，气流中的硫化合物选自H2S、COS、SO2、CS2和S2。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于，在通过吸附剂组合物之前，使用氢化剂处理所述气流。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述氢化剂是氢气。
45.如权利要求39所述的方法，其特征在于，气流中的硫化合物主要是H2S。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，气流中H2S的浓度低于1％。
47.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述纳米粒子还含有Zn。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，Cu/Zn摩尔比的范围为约20:1-约1:1。
49.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述多孔性二氧化硅载体的孔体积范围为约0.3-约3.0ml/g。
50.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述纳米粒子的平均直径为约5nm。
51.如权利要求39所述的方法，其特征在于，纳米粒子之间的平均粒子间距为理论最大间距。
52.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅载体材料包含SBA二氧化硅、MCM二氧化硅、FDU二氧化硅、KIT二氧化硅或硅胶。
53.如权利要求39所述的方法，该方法还包括除去吸附在硫化吸附剂组合物上的硫化合物的步骤，该步骤包括：将硫化吸附剂组合物加热至约100-700℃的温度，并使氧化剂通过吸附剂组合物。
54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，将所述硫化吸附剂组合物加热至约400-550℃的温度。
55.如权利要求53所述的方法，其特征在于，所述氧化剂选自空气、纯氧、稀薄的氧、臭氧、过氧化氢或它们的组合。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是稀薄的氧。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述稀薄的氧是在惰性载体气体中浓度为1-5摩尔％的氧。
58.如权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括：在氧化步骤后使还原剂通过吸附剂组合物。
59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述还原剂选自氢、甲烷、一氧化碳气体或它们的混合物。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述氢气在惰性载体气体中含有1-10摩尔％的氢。
61.如权利要求58所述的方法，其特征在于，还包括：在还原步骤后使氧化剂通过吸附剂组合物。
62.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述氧化-还原-氧化循环以串联方式重复至少两次。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，在每个氧化-还原-氧化循环之间，使用惰性气体冲洗所述吸附剂。
64.一种过滤系统，该系统包含吸附剂组合物，所述吸附剂组合物含有浸渍有Cu-ZnO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中。
65.如权利要求64所述的过滤系统，该系统容纳在盒中。
66.一种气流过滤器组件，该组件包含如权利要求64所述的过滤系统。
67.一种硫化吸附剂组合物，该组合物包含浸渍有Cu-ZnO纳米粒子的多孔性二氧化硅载体材料，其中纳米粒子基本均匀分布在多孔性二氧化硅载体中，且硫化合物吸附在纳米粒子上。
68.硫化吸附剂组合物，该组合物含有通式为CuO-ZnO-Al2O3的混合金属氧化物，且硫化合物吸附在混合金属氧化物上。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，Cu/Zn摩尔比的范围为约20:1-约1:1，且最小Cu/Al摩尔比为10。
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