[发明专利]一种新型球状活性炭及其在脱硫领域的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型球状活性炭的制备及其在脱硫领域的应用，具体涉及一种通过浸渍碱性化合物表面改性的新型球状活性炭，以及此种球状活性炭作为H₂S脱硫剂的应用。

技术背景

在石油天然气工业中，天然气和炼厂气(两者总称石油气)的净化脱硫是一个非常重要的工艺过程，该过程直接影响到石化产品的合成生产及环境保护。目前，研究和开发的H₂S脱除方法种类繁多。按脱硫方法，可分为干法和湿法两大类。湿法一般由于脱硫精度不高，二次污染等缺点，往往达不到精脱硫的合成气的要求，而且成本高，能耗大。干法脱硫主要包括氧化铁法、氧化锌法和活性炭法。氧化铁法，占地面积大，脱硫精度不高，而且需要定期再生或更换，总体上不是很经济；氧化锌法虽然脱硫精度高，一般不能再生即废弃，且常温硫容低，使用成本高，因此限制了它的使用范围。

活性炭法与其它工业脱硫方法相比，具有操作方便、硫容量大和脱硫效率高，脱硫精度高，成本低等特点，因而得到广泛应用。特别是通过改性后可以更有效地脱除H₂S。活性炭脱硫剂具有脱硫精度高、操作条件温和、适用范同广、能耗低、无二次污染等特点，多年来一直是国内外的研究热点。但是现有的活性炭脱硫剂在使用中存在着硫容偏小、固定床使用时脱硫剂装填不均匀，气体阻力大、长期使用掉屑较多等缺点。

球状活性炭是一种新型的高性能活性炭，其具有外表均匀，结构规整，孔径分布较窄，比普通活性炭的使用寿命更加长久等特点。球状活性炭比一般的活性炭更易于浸渍化学物质，从而提高反应速度和选择性，活性炭的耐磨损、耐腐蚀，长期使用掉屑，产品杂质含量低的优点使它更适宜于再生脱附过程。球状活性炭目前主要应用于军工和医药领域。在军工领域主要用来制作防化服、滤毒罐以及潜艇和飞船中的气体过滤装置。在医药领域，球状活性炭可以用作药剂或者口服吸附剂，比如在治疗炎性肠疾病、口周围炎性疾病的药物中有使用，也可以用作治疗或者缓解肾衰竭的血液灌流的载体。但是球状活性炭作为一种高性能的活性炭，至今尚未用作气体脱硫剂。

发明内容

针对现有的活性炭脱硫剂的缺陷，本发明提供一种经改性的新型球状活性炭，用于H₂S的脱除，解决了普通活性炭脱硫剂硫容小和固定床使用阻力大等缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型球状活性炭，其特征在于，所述的新型球状活性炭是以沥青基球状活性炭或树脂基球状活性炭为载体，以质量浓度为1-10％钠或钾的碱性化合物的溶液进行等体积浸渍或者过量浸渍，然后在30-160℃下进行干燥而成，钠或钾碱性化合物的量为所述的新型球状活性炭质量的1-10％；

其中，所述的沥青基或树脂基球状活性炭：粒径0.1-2mm，表观密度为0.4-0.8g/cm³，球形度大于95％，比表面积为400-1600m²/g，孔容为0.2-0.9cm³/g。

上述钠或钾的碱性化合物优选NaOH、NaHCO₃、Na₂CO₃、KOH、KHCO₃、K₂CO₃中的一种。

上述新型球状活性炭优化方案为：将沥青基或树脂基球状活性炭与6％的钠或钾碱性化合物溶液进行等体积或者过量浸渍，然后在120℃下干燥12h制得而成。

本发明的新型球状活性炭形状为球形，颜色为黑色，粒径为0.1-2mm，比表面积为300-1600m²/g，孔容为：0.2-0.9cm³/g，堆密度为0.4-0.8g/cm³。

本发明所使用的球状活性炭，由于外表均匀，结构规整，孔径分布较窄，因此它比一般的活性炭更易于浸渍化学物质，不需要共浸催化剂助剂或分散剂即可制得高硫容的脱硫剂，比一般的活性炭脱硫剂的制备方法更简单，脱除硫化氢的效果更好。

本发明还提供本新型球状活性炭在脱硫领域的应用，即作为H₂S脱硫剂的应用。

本新型球状活性炭作为H₂S脱硫剂的应用：将含有H₂S的标准混合气，在含氧条件下通入装填有球状活性炭脱硫剂的反应器，反应温度控制在15-60℃，气体相对湿度15-100％，压力为常压到8MPa。本球状活性炭的穿透硫容可达50～80％。