[发明专利]一种高炉煤气脱硫吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于八面沸石的高炉煤气脱硫吸附剂及其制备方法，是在八面沸石的乙醇溶液体系中，十六烷基三甲基卤化铵模板剂存在下，以正硅酸乙酯和氨水为反应物合成纳米二氧化硅颗粒包覆在八面沸石表面，焙烧除去模板剂后，制备得到核壳结构的脱硫吸附剂。本发明通过对八面沸石表面结构的调控，改善了脱硫吸附剂对高炉煤气硫化氢的吸附能力，提高了脱硫吸附剂的硫容。

技术领域

本发明属于高炉煤气净化技术领域，涉及一种高炉煤气用脱硫吸附剂，特别是涉及一种用于脱除高炉煤气中硫化氢的沸石类脱硫吸附剂，以及该脱硫吸附剂的制备方法。

背景技术

我国是世界第一生铁产量大国，同时也富产大量的高炉煤气。高炉煤气用途广泛，也是重要的能源资源。然而，高炉煤气中存在的硫化物会对其后续利用带来极大的困扰，燃烧过程会产生SO₂，污染环境。

目前国家环保部要求的高炉热风炉、轧钢热处理炉等工序的末端SO₂排放浓度低于50mg/m³。以上工序主要使用高炉煤气作为热源，从源头上脱除高炉煤气中的硫化物，相较于多工序分散的末端治理方案更具有优势。

与焦炉煤气相比，高炉煤气不仅气量大，而且温度、压力波动较大，同时，高炉煤气中还含有较高的CO₂、H₂O和O₂，因此，一般的焦炉煤气脱硫方法不可以直接应用于高炉煤气的脱硫中。

高炉煤气精脱硫已工业应用的技术主要包括“水解+碱液吸收”和“水解+金属氧化物吸附”。“水解+碱液吸收”是在水解催化剂的作用下，将高炉煤气中的COS水解转化为H₂S，再使用碱液吸收，将其转化为NaSH的脱硫技术，其具有处理量大的优势，但会产生脱硫废盐，此外碱液还会与煤气中的CO₂反应，造成碱液的消耗量大，运维成本高；而高炉煤气的水含量越低，就需要其热风炉温度越高，故而湿法脱硫还会降低高炉煤气的热值。因此高炉煤气的干法脱硫更具有前景。

“水解+金属氧化物吸附”也是先进行COS的水解转化，然后采用氧化铁等金属氧化物对H₂S进行吸附，具有一次性投资低的优势，但金属氧化物在吸附H₂S的过程中会转化为难以再生的金属硫化物，导致吸附饱和后的金属氧化物吸附剂需要定期拆塔更换，势必会导致工业生产效率的大幅降低。此外，生成的金属硫化物为危废，易自燃，也存在较大的安全隐患。

为了突破上述脱硫技术的瓶颈，通常是采用沸石对硫化氢进行吸附。沸石不仅具有优良的再生性能，而且其脱硫工艺运行成本较低，脱硫精度高，可用于高炉煤气的后续脱除硫化氢，且经过不断改进，其各项指标都在不断的优化进步中，但依然有不满足之处。

RONG C, CHU D, HOPKINS J.等(Test and characterization of some zeolitesupported gas phase desulfurization sorbents[Z]. 2009.)报道，在0.1%H₂S-50%H₂-10%H₂O-He平衡，800℃，空速80000h^-1条件下，沸石对硫化氢吸附再生一次后的吸附性能为原来的99%，但穿透吸附量却仅为26mg/100g吸附剂。

进行金属改性是提高沸石吸附能力的一种有效的方法，CRESPO D, I G, WANG Y.等(Superior sorbent for natural gas desulfurization[J]. 2008)报道，金属改性后的Cu(I)Y沸石具有较好的硫化氢吸附能力。然而，改性后Cu(I)Y沸石的再生却变得较为困难，在350℃空气中反应8h才能实现完全再生。

因此，基于目前八面沸石类脱硫吸附剂的再生性能好但硫容较低的现状，需要在保持八面沸石脱硫吸附剂良好再生性能的基础上对其进行改性，以进一步提高脱硫吸附剂的硫容。

发明内容