一种天然气脱汞吸附剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气脱汞吸附剂及制备方法，其组成为Al2O3质量分数为82％～95％，硫质量分数为4％～12％，硫化铜质量分数为1％～6％。其制备步骤包括：(1)：Al2O3在硫溶液中浸渍；(2)：将步骤(1)产品用可溶铜盐溶液浸泡；(3)：将步骤(2)的产品暴露在硫化环境下硫化；(4)：去离子水洗涤；(5)干燥得天然气脱汞吸附剂。本发明专利技术提供的制备方法制备的脱汞剂载体强度高，比表面、孔容和孔道大小稳定，脱汞速度快，汞容量大，用量小。

A natural gas dehydrant adsorbent and preparation method

The invention discloses a natural gas mercury removal adsorbent and a preparation method. The composition is Al2O3, the mass fraction is 82% to 95%, the mass fraction of sulfur is 4% to 12%, and the mass fraction of copper sulfide is 1% to 6%. The preparation steps include: (1):Al2O3 is impregnated in sulfur solution; (2): soak the steps (1) products with soluble copper salt solution; (3): expose the products of step 2 to vulcanization; (4): Deionized water washing; (5) dry natural mercury deadsorbent. The mercury removal agent prepared by the preparation method has high strength, stable surface area, Kong Rong and pore size, fast mercury removal, large mercury capacity and small dosage.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气脱汞吸附剂及制备方法
本专利技术涉及一种脱汞吸附剂及制备方法，特别是涉及一种天然气脱汞吸附剂及制备方法。
技术介绍
天然气中往往含有元素汞，汞是天然气中一种常见的非烃类气态组分。尽管其含量极微，但它仍可在天然气液化、凝液回收以及脱氮装置的低温系统中，引起装置中铝制板翅式换热器的腐蚀泄漏，危害极大。如果物流中含水，则水就会与汞齐发生化学反应从而加快腐蚀，故必须在进行上述过程之前将汞脱除。天然气脱汞方法有固定床吸附法、低温分离法、溶液吸收法和膜分离法，固定床吸附法是目前工业化主要的工艺方法，也是天然气脱汞的研究热点。固定床吸附脱汞的主要方法是化学吸附法，固定床化学吸附法脱汞吸附剂由载体和活性成分组成。载体主要有活性炭，Al2O3及其复合物；活性组分主要有两类，一类是能与Hg反应生成汞的硫化物的含硫化合物，主要有硫、硫化物以及多硫化物，一类是能与汞反应生成汞齐的金属物质，主要有银、锌等。在天然气脱汞剂发展过程中，以活性炭为载体的载硫化合物脱汞剂，由于活性炭载体强度差，比表面积、孔容和孔道大小不稳定，已逐渐被Al2O3载体代替。Al2O3做载体，抗压能力强，比表面积与孔径均匀可控。银等金属作为活性组分，价格昂贵且寿命短。Al2O3上负载金属硫化物或多硫化物后制成脱汞剂，吸附效果好，在干气、湿气中均可使用，成为天然气脱汞的主要研究内容。专利CN104105536A公布了美国环球油品公司的以氧化铝为载体，以含氧铜盐制备的铜硫化合物为吸附质的含铜硫化物脱汞剂，制备工艺复杂，需将不溶于水的碱式碳酸铜与氧化铝混合后制粒，且碱式碳酸铜的价格较贵，与其他方法相比，成本高。专利CN1062301A公布了法国石油公司的以氧化铝为载体，以硫化铜为吸附质的汞和砷固体捕捉剂，制备过程繁琐，且以硫化铜为反应吸附质，脱汞和砷的速度慢。国内专利CN104785278A公布了江苏佳华新材料科技有限公司的脱汞催化剂，它是用氯化铜和硫化氢制备的硫化铜为吸附质，以白土、粘土、纳米高岭土或活性炭为助吸附剂，以氧化铝为载体制备的脱汞催化剂。这几种脱汞剂是以硫化铜、多硫化铜为脱汞活性组分，硫化铜与单质汞常温反应速度很慢，所以脱汞速度慢，汞容量也不大，所以即使天然气中的汞含量不高，脱汞剂使用量也比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有脱汞剂载体强度差，比表面、孔容和孔道大小不稳定，或脱汞速度慢，汞容量不大，脱汞剂使用量比较大等不足，提供一种新的脱汞剂制备方法。本专利技术目的的实现，是在Al2O3上负载硫，外层以硫化铜封堵，按质量百分比计，Al2O3质量分数为82％～95％，硫的质量分数为4％～12％，硫化铜的质量分数为1％～6％，载体Al2O3可以是α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3中的一种。载体直径为1～4mm，孔体积为0.2～0.5cm3/g，比表面积为130～260m2/g较好。硫为主要活性物质；硫化铜也是活性物质，负载于Al2O3颗粒外层，可防止硫的扩散损失。其制备步骤如下：步骤(1)：在Al2O3上负载单质硫；步骤(2)：将步骤(1)产品上负载可溶性铜盐；步骤(3)：将步骤(2)产品暴露在硫化环境下，对可溶性铜盐进行硫化；步骤(4)：将步骤(3)产品用去离子水洗涤；步骤(5)：将步骤(4)产品烘干，得天然气脱汞吸附剂。上述技术方案步骤(1)具体为：Al2O3颗粒浸渍在硫溶液中一定时间后过滤，烘干。上述技术方案步骤(1)中用二硫化碳、苯、四氯化碳等非极性试剂做溶剂配置硫溶液。上述技术方案步骤(2)具体为：将步骤(1)产品浸泡在可溶性铜盐溶液中一定时间后过滤，烘干。上述技术方案步骤(3)具体为：将步骤(2)产品暴露在Na2S、K2S、(NH4)2S及相应的多硫化物的一种，或多种的混合物的水溶液或H2S气体环境下，对可溶性铜盐进行硫化。上述技术方案所述可溶性铜盐是指硝酸盐、硫酸盐、氯化铜和醋酸盐中的一种或多种的混合物。有益效果：本专利技术提供的制备方法制备的脱汞剂载体强度高，比表面、孔容和孔道大小稳定，脱汞速度快，汞容量大，用量小。具体实施方式以下结合具体实施例对本申请进行示例性说明和进一步理解，但实施例仅作为例子给出，不视为本专利技术全部技术方案，不是对本专利技术总的技术方案的限定。凡具有相同或相似技术特征，简单改变或替换的，均属本专利技术保护范围。实施例1室温下，将5g硫溶于70mL的二硫化碳中配成二硫化碳-硫溶液，取100g直径为2mm，孔体积为0.3cm3/g，比表面积为130m2/g的γ-Al2O3颗粒浸泡到上述硫溶液中，2h后过滤，50℃烘干至恒重，质量为104.0g。再用80mL浓度为10％的五水硫酸铜溶液浸渍上述γ-Al2O3颗粒，30min后过滤，105℃烘干至恒重，质量为109.7g。将上述产品装入玻璃反应管中，通60℃的H2S气体，使硫酸铜与H2S反应生成硫化铜，取出，再用去离子水洗去硫酸钠，然后100℃干燥得产品。实施例2将上述实施例1制备的脱汞吸附剂装入天然气脱汞吸附评价装置中进行评价。通过补充汞使天然气汞含量达到199μg/m3。在停留时间为3s，操作压力为6Mpa，汞浓度为199μg/m3，液态烃含量分别为5ppm，游离水含量为20ppm的条件下，考察温度对脱汞效果的影响。实验结果见表1。表1温度对脱汞效果的影响结果表明，在停留时间为3s，操作压力为6Mpa，10-55℃情况下，汞浓度从199μg/m3能降低到不高于0.362μg/m3。在温度为25℃，停留时间为3s，操作压力为6Mpa，游离水含量为20ppm，液态烃含量为5ppm，汞浓度为199ug/m3的条件下，考察了天然气脱汞催化剂寿命。实验结果见表2。表2天然气脱汞催化剂寿命的考察结果表明，该脱汞剂使用700天仍有很好的脱汞效果。实施例3100g直径为2mm，孔体积为0.3cm3/g，比表面积为130m2/g的γ-Al2O3测得吸水率为60％，105℃烘干后用75mL浓度为10％的硫溶液浸泡2h后过滤；50℃烘干至恒重，质量为107.2g，然后用70mL浓度为10％的硝酸铜溶液浸渍30min后过滤，105℃烘干至恒重，质量为110.6g，再用0.03mol/L的Na2S溶液硫化；浸泡24h后过滤，用去离子水洗去硝酸钠，110℃干燥制得天然气脱汞吸附剂。将脱汞吸附剂装到固定床反应器上，室温下，通入199ug/m3的含汞天然气，最终测得该脱汞吸附剂的汞容量达到8.6％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气脱汞吸附剂，其特征在于：吸附剂是在Al2O3上负载硫，外层以硫化铜封堵，按质量百分比计，Al2O3为82％～95％，硫为4％～12％，硫化铜为1％～6％。

【技术特征摘要】
1.一种天然气脱汞吸附剂，其特征在于：吸附剂是在Al2O3上负载硫，外层以硫化铜封堵，按质量百分比计，Al2O3为82％～95％，硫为4％～12％，硫化铜为1％～6％。2.根据权利要求1所述一种天然气脱汞吸附剂，其制备方法特征在于包括如下制备步骤：步骤(1)：在Al2O3上负载单质硫；步骤(2)：在步骤(1)产品上负载可溶性铜盐；步骤(3)：将步骤(2)产品暴露在硫化环境下，对可溶性铜盐进行硫化；步骤(4)：步骤(3)产品用去离子水洗涤；步骤(5)：步骤(4)产品烘干，得天然气脱汞吸附剂。3.根据权利要求2所述的一种天然气脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将Al2O3浸渍在硫溶液中吸附一定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：林富荣，仲艳艳，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32