CN106268722A - 对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，属于气体吸附剂再生领域。该吸附剂包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。本发明实施例提供的脱附剂可以不使用氢气或者仅仅用少量的氢气即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

Description

对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂及其应用

技术领域

本发明涉及气体吸附剂再生领域，特别涉及一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂及其应用。

背景技术

二氧化硫是一种常见的大气污染物，削减二氧化硫的排放，控制大气污染已成为我国环境保护的重要课题之一。目前常采用二氧化硫吸附工艺来降低烟气中二氧化硫的排放浓度，其中所使用的二氧化硫吸附剂非常关键。水滑石是一种层状双羟基金属复合氧化物，其由带正电荷的金属氢氧化物层以及填充在金属氧化物层间的带负电荷的阴离子组成。水滑石在高温下焙烧可获得混合氧化物，因其具有吸附活性高、碱性可调节、记忆功能好、组成及结构可控等优点，常作为一种高效的二氧化硫吸附剂，这类吸附剂一般称为类水滑石吸附剂。利用类水滑石吸附剂饱和吸附二氧化硫后需要对其进行二氧化硫的脱附处理使其再生，以使其重复使用。所以对类水滑石吸附剂进行再生十分必要。

目前通常采用氢气对饱和吸附有二氧化硫的类水滑石吸附剂进行再生处理。举例来说，王永新等(水滑石焙烧产物脱除低浓度SO₂的研究，硅酸盐学报，第33卷第2期，2005年2月)发现利用氢气还原吸附有二氧化硫的类水滑石吸附剂是一种可行的方法。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在无氢源或者氢源含量非常少的条件下，无法有效对类水滑石吸附剂进行再生。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种在无氢源或者氢源含量非常少的条件下，能够对类水滑石吸附剂有效进行再生的脱附剂及其应用。具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

具体地，作为优选，所述脱附剂包括以下质量百分含量的组分：30-50％的甲烷、30-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

具体地，作为优选，所述脱附剂包括以下质量百分含量的组分：30-40％的甲烷、5-10％的氢气、30-40％的水蒸气以及余量的氮气。

另一方面，本发明实施例提供了一种利用上述的任意一种脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生的方法，包括：

预热所述的脱附剂至300-600℃，并使固定床反应器内由类水滑石吸附剂构成的吸附剂床层的温度控制在300-600℃；

步骤b、将预热的所述脱附剂以500-10000h^-1的空速通入所述吸附剂床层中，脱除所述吸附剂床层所吸附的二氧化硫，以对所述类水滑石吸附剂进行再生。

具体地，作为优选，对所述类水滑石吸附剂进行再生的时间为1-10小时。

作为优选，预热所述脱附剂至500-600℃。

作为优选，控制所述吸附剂床层的温度为400-600℃。

作为优选，所述空速为1000-5000h^-1。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。通过在高温和水蒸气的共同存在的条件下，甲烷与水在类水滑石吸附剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳在高温条件下能够还原类水滑石吸附剂上以硫酸盐形式存在的含硫化合物，生成硫化氢和二氧化硫等气态形式的含硫物质，从而来对吸附有二氧化硫的类水滑石吸附剂进行再生，使其得以重复使用。可见，本发明实施例提供的脱附剂可以不使用氢气或者仅仅用少量的氢气即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

本发明实施例提供的对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。通过在高温和水蒸气的共同存在的条件下，甲烷与水在类水滑石吸附剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳在高温条件下能够还原类水滑石吸附剂上以硫酸盐形式存在的含硫化合物，生成硫化氢和二氧化硫等气态形式的含硫物质，从而来对吸附有二氧化硫的类水滑石吸附剂进行再生，使其得以重复使用。可见，本发明实施例提供的脱附剂可以不使用氢气或者仅仅用少量的氢气即可实现对类水滑石吸附剂的再生。可以理解的是，本发明实施例中所述的脱附剂实际上为一种对吸附饱和二氧化硫的类水滑石吸附剂进行再生的再生气体。

进一步地，在无氢源或者氢源非常少的条件下，本发明实施例还提供了一种具有优选组分及配比的脱附剂，其包括以下质量百分含量的组分：30-50％的甲烷、30-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

进一步地，在氢源较少的条件下，本发明实施例提供了另外一种具有优选组分及配比的脱附剂，其包括以下质量百分含量的组分：30-40％的甲烷、5-10％的氢气、30-40％的水蒸气以及余量的氮气。

另一方面，本发明实施例提供了一种利用上述的任意一种脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生的方法，包括以下步骤：

步骤101、预热上述的任意一种脱附剂至300-600℃，与此同时，使固定床反应器内由类水滑石吸附剂构成的，吸附二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在300-600℃。

由于吸附剂再生过程是一个化学还原过程，温度太低无明显再生能力，温度太高一方面在工业上无法实现，另一方面会使吸附剂烧结，影响循环利用效果。基于此，本发明实施例对脱附剂和吸附剂床层的温度进行如上限定。

步骤102、将上述预热的脱附剂以500-10000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中，脱除该吸附剂床层所吸附的二氧化硫，以对该类水滑石吸附剂进行再生。

由于空速太低会影响再生速率，而空速太高，则还原性气体利用率低，造成浪费，所以本发明实施例控制脱附剂的空速为500-10000h^-1。

具体地，作为优选，对上述吸附剂床层进行再生的时间为1-10小时，从而使吸附剂床层中吸附的二氧化硫得以完全脱除。

进一步地，作为优选，预热上述脱附剂至500-600℃，例如520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃等。

进一步地，作为优选，在利用脱附剂对吸附剂进行再生的过程中，控制上述吸附剂床层的温度为400-600℃，例如420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃等。

进一步地，作为优选，上述空速为1000-5000h^-1，例如1500h^-1、2000h^-1、2500h^-1、3000h^-1、3500h^-1、4000h^-1、4500h^-1等。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

其中，在利用脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生的过程中，采用配备有TCD检测器的气相色谱检测固定床反应器(装填有类水滑石吸附剂)的出口气体中是否有含硫气体，若不含气体，则说明再生过程完成。此外，采用SY/T6537-2002(天然气净化厂气体及溶液分析方法)对的SO₂含量进行分析。在测定SO₂的吸附硫容时，除水以外的气体组成为SO₂浓度1％，O₂浓度3％，CO₂浓度为25％，余量为N₂。SO₂的吸附硫容计算方法采用具体计算公式如下：

其中，C为SO₂的浓度(单位为mol/L)，V为通过类水滑石吸附剂的脱附剂气体的体积(单位为L)，64为SO₂的摩尔质量，22.4为SO₂的摩尔体积，M为吸附剂的质量(单位为g)。

实施例1

本实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：40％的甲烷、5％的氢气、50％的水蒸气、以及余量的氮气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热实施例1提供的脱附剂至400℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在400℃。将该预热的脱附剂以10000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为7.5小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的93％。可见，本发明实施例提供的脱附剂在仅仅用少量的氢气的情况下，即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

实施例2

本实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：30％的甲烷、15％的氢气、40％的水蒸气、以及余量的氮气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热实施例2提供的脱附剂至500℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在500℃。将该预热的脱附剂以5000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为5小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的90％。可见，本发明实施例提供的脱附剂在仅仅用少量的氢气的情况下，即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

实施例3

本实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20％的甲烷、20％的氢气、30％的水蒸气、以及余量的氮气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热实施例3提供的脱附剂至500℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在600℃。将该预热的脱附剂以2000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为3小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的95％。可见，本发明实施例提供的脱附剂在仅仅用少量的氢气的情况下，即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

实施例4

本实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：50％的甲烷、10％的氢气、30％的水蒸气、以及余量的氮气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热实施例4提供的脱附剂至500℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在600℃。将该预热的脱附剂以1000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为1小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的98％。可见，本发明实施例提供的脱附剂在仅仅用少量的氢气的情况下，即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

实施例5

本实施例提供了一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：50％的甲烷、50％的水蒸气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热实施例5提供的脱附剂至600℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在600℃。将该预热的脱附剂以5000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为5小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的96％。可见，本发明实施例提供的脱附剂在不含有氢气的情况下，即可实现对类水滑石吸附剂的再生。

对比例

本对比例提供了一种脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：90％的氢气、10％的水蒸气。

利用本实施例提供的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生，步骤如下：

预热该对比例提供的脱附剂至500℃，与此同时，使装填在固定床反应器内的，由类水滑石二氧化硫吸附剂构成的，吸附饱和二氧化硫的吸附剂床层的温度控制在600℃。将该预热的脱附剂以1000h^-1的空速通入上述吸附剂床层中对其进行再生，其中控制再生时间为1小时，以脱除该吸附剂床层吸附的二氧化硫，实现再生。

测试结果表明，经再生后的吸附剂再次吸附二氧化硫后，其吸附硫容为前次吸附硫容的96％。可见，本发明实施例1-5提供的脱附剂达到了常规用氢气脱附剂的再生水平。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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 (8)

1.一种对类水滑石吸附剂进行再生的脱附剂，包括以下质量百分含量的组分：20-50％的甲烷、0-20％的氢气、10-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

2.根据权利要求1所述的脱附剂，其特征在于，所述脱附剂包括以下质量百分含量的组分：30-50％的甲烷、30-50％的水蒸气、以及余量的氮气。

3.根据权利要求1所述的脱附剂，其特征在于，所述脱附剂包括以下质量百分含量的组分：30-40％的甲烷、5-10％的氢气、30-40％的水蒸气以及余量的氮气。

4.利用权利要求1-3任一项所述的脱附剂对类水滑石吸附剂进行再生的方法，包括：

步骤a、预热权利要求1-3任一项所述的脱附剂至300-600℃，并使固定床反应器内由类水滑石吸附剂构成的吸附剂床层的温度控制在300-600℃；

步骤b、将预热的所述脱附剂以500-10000h^-1的空速通入所述吸附剂床层中，脱除所述吸附剂床层所吸附的二氧化硫，以对所述类水滑石吸附剂进行再生。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述类水滑石吸附剂进行再生的时间为1-10小时。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，预热所述脱附剂至500-600℃。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，控制所述吸附剂床层的温度为400-600℃。

8.根据权利要求4-7任一项所述的方法，其特征在于，所述空速为1000-5000h^-1。