SO制造技术

本发明专利技术涉及脱硫领域，公开了一种SO

【技术实现步骤摘要】
SO2吸附材料及其制备方法与应用和脱除含SO2烟气中的SO2的方法
本专利技术涉及脱硫领域，具体地，涉及一种SO2吸附材料、一种制备SO2吸附材料的方法、由所述的方法制备得到的SO2吸附材料、所述SO2吸附材料在脱硫领域中的应用、一种脱除含SO2烟气中的SO2的方法。
技术介绍
化石燃料（煤、石油等）中含有大量的硫，直接燃烧会导致烟气中产生高含量的SO2。SO2的超量排放引起了一系列环境问题，形成的酸雨和光化学烟雾给人类的生产和生活带来严重危害。目前，广泛采用的SO2去除方法分为湿法脱硫技术和干法脱硫技术。其中，湿法脱硫主要是将碱液与烟气接触，通过化学反应将SO2转化为亚硫酸盐和硫酸盐溶于水中，进一步对含硫酸盐的溶液进行处理达到脱硫的目的。工业上应用的湿法脱硫技术中，可利用亚硫酸钠溶液吸收SO2，实现从废气中脱除SO2。而干法脱硫主要是利用多孔材料的吸附性能将SO2从废气中分离，待吸附饱和后脱附再生或者氧化转化为SO3洗脱。工业上广泛应用的干法烟气脱硫方式以活性炭材料作为吸附氧化剂，通过吸附-氧化-硫酸化-碱洗等过程脱除SO2。石油炼化行业S-Zorb烟气中SO2体积浓度>1%，由于SO2含量较高，更适于将SO2吸附后再脱附回收制硫磺，从而实现SO2的回收再利用。但是，传统脱硫工艺中应用的吸附材料大多具有氧化性能，易将SO2氧化为SO3，不适宜S-Zorb烟气中吸附-脱附回收利用SO2。同时，S-Zorb烟气中O2含量较低（一般体积浓度低于0.1%），也不宜采用将SO2氧化为SO3的处理方式。另外，对于含水蒸气的S-Zorb烟气，现有的吸附材料的SO2物理吸附能力较低，不能满足实际应用的需求。因此，提供一种新的能够对SO2具有高物理吸附能力的SO2吸附材料具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中在水蒸气存在下，SO2吸附材料存在的吸附容量易衰减、物理吸附能力较差的缺陷。本专利技术的专利技术人发现，金属有机骨架材料（MOFs）虽然具有丰富的微孔结构和高比表面积，但是其以金属为中心节点，含有金属氧化物，吸附SO2的同时易发生化学反应，因此其对SO2的物理吸附能力较差，并不利于SO2的吸脱附回收利用。而碳化后得到的碳化金属有机骨架材料虽然能够对SO2进行物理吸脱附，但是在水蒸气存在下特别是对含水蒸气的S-Zorb烟气，其SO2吸附容量会出现衰减，物理吸附能力较差。本专利技术的专利技术人经过大量的创造性研究发现，将亚硫酸盐（如亚硫酸钠）负载于碳化金属有机骨架材料上得到的复合材料，通过亚硫酸盐与碳化金属有机骨架材料之间的协同配合，能够实现对SO2的高容量物理吸附，克服了在水蒸气存在下，SO2吸附容量易衰减的缺陷，并且得到的吸附材料能脱附再生重复使用，具有优异的循环使用性能，基于此发现而完成了本专利技术。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种SO2吸附材料，该SO2吸附材料中含有碳化金属有机骨架材料和负载在所述碳化金属有机骨架材料上的亚硫酸盐，所述碳化金属有机骨架材料为金属有机骨架材料经碳化处理得到的碳化材料；以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量不高于10重量%。本专利技术第二方面提供一种制备SO2吸附材料的方法，该方法包括：（1）将金属有机骨架材料进行碳化处理，使金属有机骨架材料中的至少部分金属元素从骨架中脱除，得到碳化金属有机骨架材料；（2）在所述碳化金属有机骨架材料上负载亚硫酸盐，得到所述SO2吸附材料；所述碳化金属有机骨架材料与所述亚硫酸盐的用量使得到的所述SO2吸附材料中，以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量不高于10重量%。本专利技术第三方面提供前述第二方面所述的方法制备得到的SO2吸附材料。本专利技术第四方面提供前述第一方面或第三方面所述的SO2吸附材料在脱硫领域中的应用。本专利技术第五方面提供一种脱除含SO2烟气中的SO2的方法，该方法包括：将待处理的含SO2烟气与SO2吸附材料接触，进行吸附处理，其中，所述SO2吸附材料为前述第一方面或第三方面所述的SO2吸附材料。与现有技术相比，本专利技术至少具有如下优势：（1）本专利技术提供的SO2吸附材料具有优异的SO2吸附能力，在穿透时间内，在相同吸附条件下，SO2吸附容量均高于商用活性炭和MOFs材料。（2）本专利技术提供的SO2吸附材料在水蒸气存在下同样具有优异的物理吸附能力，其吸附容量在水蒸气存在下无明显衰减；同时本专利技术提供的SO2吸附材料能通过脱附再生循环使用，且经过多次循环吸附-脱附后SO2吸附容量仍保持较高水平，对解决石油炼化行业烟气中SO2的吸附和回收利用具有重要意义。本专利技术的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细描述。附图说明图1是MOF-5、实施例1制得的SO2吸附材料L1和对比例1制得的SO2吸附材料D1的30次循环吸附-脱附测试结果对比图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种SO2吸附材料，该SO2吸附材料中含有碳化金属有机骨架材料和负载在所述碳化金属有机骨架材料上的亚硫酸盐，所述碳化金属有机骨架材料为金属有机骨架材料经碳化处理得到的碳化材料；以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量不高于10重量%。为了获得更高的SO2吸附容量，优选地，以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量为2-7重量%。本专利技术中，所述金属有机骨架材料为由有机配体和金属离子通过配位键配位结合而成的具有无限拓扑规整孔结构的有机-无机杂化材料。根据本专利技术，优选地，所述金属有机骨架材料为锌基金属有机骨架材料，所述锌基金属有机骨架材料是指金属有机骨架材料中的金属元素为锌元素。优选地，所述金属有机骨架材料选自MOF-5、MOF-74、ZIF-8、ZIF-7、ZIF-20中的至少一种，比表面积为800-1800m2/g，孔容为0.8-1.2cm3/g。由此，得到的碳化金属有机骨架材料与亚硫酸盐配合能够获得更优的SO2物理吸脱附效果，实现SO2的吸附和回收利用。优选地，所述金属有机骨架材料为MOF-5，比表面积为1500-1700m2/g，孔容为1-1.15cm3/g。优选地，所述金属有机骨架材料中含有的金属元素的含量为20-35重量%。本专利技术对所述金属有机骨架材料的来源没有特别限制，可以通过商购得到，也可以参照本领域现有的金属有机骨架材料的制备方法自制得到。本专利技术中，所述碳化金属有机骨架材料为金属有机骨架材料经碳化处理得到的碳化材料，所述碳化处理的作用，一是降低金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SO

【技术特征摘要】
20191031 CN 20191104842971.一种SO2吸附材料，其特征在于，该SO2吸附材料中含有碳化金属有机骨架材料和负载在所述碳化金属有机骨架材料上的亚硫酸盐，所述碳化金属有机骨架材料为金属有机骨架材料经碳化处理得到的碳化材料；
以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量不高于10重量%。


2.根据权利要求1所述的SO2吸附材料，其中，以所述SO2吸附材料的总重量为基准，所述亚硫酸盐的负载量为2-7重量%；
优选地，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或亚硫酸钾。


3.根据权利要求1或2所述的SO2吸附材料，其中，所述碳化金属有机骨架材料具有规整多孔笼状拓扑结构，堆密度为0.2-0.35g/cm3，比表面积为1000-2700m2/g，孔容为1-3.8cm3/g，（大孔容积+中孔容积）/小孔容积=0.16-3.5；
优选地，所述碳化金属有机骨架材料具有规整多孔笼状拓扑结构，堆密度为0.22-0.33g/cm3，比表面积为1025-2650m2/g，孔容为1.06-3.7cm3/g，（大孔容积+中孔容积）/小孔容积=2.3-3.5。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的SO2吸附材料，其中，所述SO2吸附材料的堆密度为0.2-0.39g/cm3，比表面积为1000-2700m2/g，孔容为1-3.7cm3/g，（大孔容积+中孔容积）/小孔容积=0.21-3.5；
优选地，所述SO2吸附材料的堆密度为0.21-0.35g/cm3，比表面积为2000-2650m2/g，孔容为2.8-3.7cm3/g，（大孔容积+中孔容积）/小孔容积=2.3-3.5。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的SO2吸附材料，其中，所述金属有机骨架材料为锌基金属有机骨架材料；
优选地，所述金属有机骨架材料选自MOF-5、MOF-74、ZIF-8、ZIF-7、ZIF-20中的至少一种；
优选地，所述金属有机骨架材料为MOF-5，比表面积为1500-1700m2/g，孔容为1-1.15cm3/g。


6.根据权利要求1-5中任意一项所述的SO2吸附材料，其中，所述碳化处理在保护气氛中进行，碳化的温度为900-1150℃，碳化的时间为5-10h。


7.一种制备SO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏，赵磊，刘志禹，刘忠生，王学海，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11