[发明专利]一种铜基硫化物脱汞剂活性组分的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基硫化物脱汞剂活性组分的制备方法，该方法为并流共沉淀法，具体过程为：一、将溶剂加热保温；二、将铜盐与助剂盐类混合形成混合物，或将铜盐与助剂盐类溶液混合形成混合溶液，然后与沉淀剂或沉淀剂的溶液同时加入到经加热保温后的溶剂中反应，得到含有沉淀的料浆；三、将料浆过滤，得到的滤渣经洗涤和干燥得到铜基硫化物脱汞剂活性组分。本发明在制备体系中加入有机溶剂，减少了硫化反应过程中水合离子的形成，利用有机溶剂与水的极性差异，减小了脱汞剂活性组分中的铜基硫化物和助剂硫化物的分子尺寸，促进了铜基硫化物的分散，增加了脱汞活性反应位点，增大了脱汞剂活性组分的比表面积，提高了脱汞剂活性组分的脱汞能力。

技术领域

本发明属于脱汞剂制备技术领域，具体涉及一种铜基硫化物脱汞剂活性组分的制备方法。

背景技术

在天然气开发中发现，大部分的天然气气田中都含有微量的汞，由于汞具有高挥发性、高毒性及腐蚀性，会对环境和工艺设备造成严重的危害，直接影响含汞天然气开发和利用的安全性。相关研究表明，在管输天然气中，汞含量低于30μg/m³时不会对设备，人身安全和环境造成危害，部分国外天然气公司以天然气供应合同协议的形式，对天然气中汞含量做出了规定，如荷兰规定汞含量低于20μg/m³，德国规定汞含量低于28μg/m³。在天然气液化及凝液回收装置中，一般要求小于中原料气中汞含量低于0.01μg/m³，因为天然气液化及天然气凝液回收等装置中采用了大量的铝制板翅式换热器，汞会在换热器部位冷凝富集，与铝形成汞齐并使铝表面的致密氧化铝膜脱落，导致设备腐蚀穿孔。我国天然气田中汞含量通常在1μg/m³～200μg/m³之间，有的甚至高达2000μg/m³，如2010年开工建设的大北气田汞含量为300μg/m³～1800μg/m³，并且随着气田的开发，汞含量呈现上升趋势。随着我国社会经济的不断发展，人们对环境问题日益重视，如何有效脱汞成为当前亟待解决的问题。

目前的脱汞技术的重点在于开发高效的脱汞剂，其中，以铜基硫化物为代表的金属硫化物表现出了优越的脱汞效果。铜基硫化物在脱汞过程中，可以使Hg⁰以HgS的形式固定下来，结合力强，脱汞精度高，其脱汞反应机理如下式所示。

Hg+Cu_xS_y→HgS+Cu_xS_y-1

现有的脱汞剂制备方法通常需要先分散铜组分，再进行气相硫化。采用气相硫化法制备的铜基硫化物的活性较高，如美国专利US4094777、中国专利CN154475009、CN103418231中均采用了气相硫化的方法。但使用H₂S气相硫化的生产过程较为危险，形成的尾气难以处理，脱汞剂制备成本高。另外，还可以通过浸渍法将铜基硫化物分散在载体表面制备铜基脱汞剂，通常采用先分散铜组分，再加入沉淀剂进行硫化的方法。但现有的制备工艺中，为了使铜组分处于较好的分散状态，脱汞剂中的铜含量通常处于较低的水平，不仅制备工艺较为复杂，而且脱汞剂的汞容有限。

经研究发现，在铜基硫化物使用过程中，脱汞活性部位为晶格缺陷、位错、边界、缺位等活泼反应位。在气相汞原子扩散到铜基硫化物表面后，首先在表面进行吸附，然后汞原子通过活性位向晶格内部扩散，表面可以继续吸附汞原子。市售的硫化铜的比表面小于5m²/g，晶粒尺寸较大，晶格较为完整，缺陷位较少，因此用于脱汞时其活性较差。若能制得脱汞性能优良的铜基硫化物，则可在后期成型过程中非常便利的调节活性组分含量，提高铜基硫化物含量，制得高汞容的脱汞剂。

因此，目前铜基硫化物脱汞剂领域存在的主要问题是如何制得脱汞性能优良的铜基硫化物。

发明内容