一种脱汞剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种脱汞剂及其制备方法和应用，脱汞剂包括以所述脱汞剂干基总质量为基准计的以下组分：1～20wt％CuS，1～10wt％S，0.1～1wt％吸附助剂，0.1～1wt％铈盐，余量为载体；其中：S原子和Cu原子数量之比为(1.5～5)：1；所述脱汞剂的孔容为0.5～0.8ml/g；引入单质硫，用于将失活的硫化亚铜氧化成具有脱汞活性的硫化铜，从而提高硫化铜的利用率和降低了铜元素的消耗，并且通过添加氧化铈促进了硫的氧化还原性能，通过添加助剂降低硫化亚铜与单质硫的反应活化能，提高了铜的有效利用率。提高了铜的有效利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种脱汞剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及脱汞
，具体涉及一种脱汞剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]天然气、焦化气、焦炉气和煤气等化石燃料中都含有微量的有害元素汞，汞主要以三种形态存在，即零价汞(Hg0)、氧化态汞(Hg
2+
)和颗粒汞(Hg
p
)，零价汞是三者中最难处理的，高挥发性，不溶于水，不易被除尘和脱硫设备捕集脱除；氧化态汞有多种化合物，较稳定，多数易溶于水，易吸附，可吸附于颗粒物表面被除尘器脱除，或被湿法脱硫洗涤脱除；颗粒汞易吸附，易被除尘器脱除。
[0003]汞具有高挥发性、高毒性和高腐蚀性。汞不仅会腐蚀设备和工艺管道，造成设备管道泄漏，还会引起工艺中催化剂中毒；同时，汞还会引起神经系统的疾病，其排放还可以在生物圈进行循环、富集及累积，对人体和环境的危害也日益明显。因此，如何有效脱汞已经成为工业生产和环境治理过程中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对汞存在于化石燃料中导致化石燃料在加工过程中出现上述问题，提供一种脱汞剂，该脱汞剂的汞容量高和脱汞效率高。
[0005]一方面，本专利技术公开了一种脱汞剂，包括以所述脱汞剂干基总质量为基准计的以下组分：1～20wt％CuS，1～10wt％S，0.1～1wt％吸附助剂，0.1～1wt％氧化铈，余量为载体；其中：S原子和Cu原子数量之比为(1.5～5)：1；所述脱汞剂的孔容为0.5～0.8ml/g。
[0006]本专利技术的有益效果：本专利技术通过引入单质硫，用于将失活的硫化亚铜氧化成具有脱汞活性的硫化铜，从而提高硫化铜的利用率和降低了铜元素的消耗，并且通过添加氧化铈促进了硫的氧化还原性能，通过添加助剂降低硫化亚铜与单质硫的反应活化能，提高了铜的有效利用率，因此在脱除汞的领域，如污水处理和化石燃料中具有良好的应用潜能。
[0007]另一方面，本专利技术还公开了一种脱汞剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0008]将铜盐、硫化物以及氧化铈混合且待反应结束后沉淀得到活性组分；
[0009]将所述活性组分、吸附助剂以及载体混合后制成脱汞前驱体；
[0010]将所述脱汞前驱体活化得到所述脱汞剂。
[0011]本专利技术的有益效果为：本专利技术操作步骤简单，制备得到的脱汞剂性能稳定以及使得制备过程的可控性变强，得到的脱汞剂汞容量大以及脱汞精度高。
附图说明
[0012]图1为实施例1脱汞剂的孔径分布结果图；
[0013]图2为实施例1脱汞剂的XRD结果图。
具体实施方式
[0014]本专利技术的专利技术人在解决化石燃料中汞脱除的过程中发现目前脱汞方法可分为吸附法、低温分离法和膜分离法，吸附法主要采用固定床吸附、阴离子树脂吸附和溶液吸收工艺，其中固定床吸附是目前采用的主要工艺方法。固定床吸附法中吸附剂由载体和活性成分组成，载体主要包括活性炭、Al2O3及其复合物；活性组分主要包括硫化物和金属氧化物。
[0015]活性炭做载体，制备工艺复杂，成本高，机械强度差，在高气流冲击下易产生粉末导致颗粒状脱汞剂破碎，活性组分流失，使得脱汞效率下降，例如公开号为CN105771902A、CN105921107A、CN110343542A、CN113926304A、EP0794240A1、US20100113266A1以及US20100025302A1。
[0016]活性Al2O3质脱汞剂，以Al2O3作载体，克服了活性炭抗压强度差的缺点，载体具有一定量的比表面积和特定的孔结构，既可以使活性组分高度分散，又能保证脱汞过程中传质通道的顺畅，提高脱汞精度和汞容。如中国专利CN112108108A公开了一种脱汞剂，该脱汞剂载体具有微孔、介孔和大孔的多级孔结构，既可以使活性组分处于高分散状态，一定量的大孔又保证了脱汞过程中传质通道的顺畅；美国专利US20150217271A1也公开了一种具有特定孔结构的脱汞剂，该脱汞剂由含有活性组分的核芯和与核芯联通的多孔核构成，能够高效利用活性组分，提高吸附剂的抗压强度，同时还可以防止吸附后汞颗粒的脱落；但是总体来说存在活性组分利用率低和汞容低的问题。
[0017]脱汞剂的制备方法也不同，中国专利CN109663475A和CN105498469B公开了脱汞剂的制备方法，通过直接将活性组分、载体和结构助剂按比例混合，然后加入粘结剂，在滚球机上滚球成型，焙烧后得到脱汞剂，这种方法操作简单，但是活性组分颗粒较大，存在活性组分利用率低的缺点；中国专利CN111394144A公开了一种脱汞剂，该脱汞剂制备过程中先通过浸渍法将12
‑
14％的活性组分Cu和1.5
‑
6％的Zn负载在齿球状或球状的Al2O3载体上，然后通入高纯H2S气体硫化生成CuS和ZnS，该脱汞剂穿透30cm脱汞剂厚度可将汞含量降至0.01ug/m3，汞容可达6.5％。但是该脱汞剂制备工艺复杂，硫化过程影响因素较多，且H2S价格昂贵，有恶臭气味，对环境有一定的影响；中国专利CN104475007改进了硫化方式，通过铜盐、碱式碳酸铜与氢氧化钙反应制备出含铜前体，然后与硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺等硫化剂反应制备活性硫化铜，这种制备方法铜硫化不完全，生成的硫化铜活性不高，且产品中有大量的非活性组分碱金属或碱土金属组分；中国专利CN106311280A公开了一种脱汞剂及其制备方法，先采用共沉淀的方法制备出活性CuS，然后加入载体、粘结剂、成型助剂等成型，该方法制备的活性组分分布均匀、含量高，且机械强度好，但是同样存在操作繁琐、工艺复杂的问题，导致制备得到的脱汞剂质量均一性差。
[0018]本专利技术的专利技术人在发现现有脱汞剂本身及其制备方法存在上述问题时，发现将单质硫与硫化铜结合进行脱汞时，脱汞效率明显大幅度提高，并且添加二氧化锰作为助剂后，能够降低反应的活化能；还发现加入氧化铈后单质硫和汞的反应更加彻底，起到促进的作用。
[0019]本专利技术公开了一种脱汞剂，包括载体，如本文所用，所述“载体”是指活性组分的骨架，支撑活性组分，使活性组分得到分散，并且提供脱汞剂主要的机械强度；如本文所用，所述“活性组分”是指与汞反应生成含汞化合物，从待处理原料中脱除，实现脱汞；合适地，所述载体可以但不限于氧化铝、铝溶胶以及硝酸铝中的至少一种，合适地，氧化铝，更合适地，
ρ
‑
Al2O3，为了进一步提高载体孔道开放性，促进汞在脱汞剂中的扩散，提高脱汞效率以及提高脱汞剂的机械强度，ρ
‑
Al2O3中孔径大于10nm的孔占载体总孔数量的80％，合适地85％，更合适地，90％。
[0020]所述载体上至少负载有活性组分，所述活性组分可以是但不限于CuS、单质硫以及氧化铈中至少一种，合适地，CuS和单质硫，更合适地，CuS、单质硫以及氧化铈的组合；本专利技术中，2CuS+Hg
→
HgS+Cu2S(1)；由此可知，单质硫能够将Cu2S复活成CuS，用于继续脱汞，从而提高汞的脱除率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱汞剂，其特征在于，包括以所述脱汞剂干基总质量为基准计的以下组分：1～20wt％CuS，1～10wt％S，0.1～1wt％吸附助剂，0.1～1wt％氧化铈，余量为载体；其中：S原子和Cu原子数量之比为(1.5～5)：1；所述脱汞剂的孔容为0.5～0.8ml/g。2.根据权利要求1所述的脱汞剂，其特征在于，所述吸附助剂包括MnO2。3.根据权利要求1或2所述的脱汞剂，其特征在于，所述载体包括氧化铝、铝溶胶以及硝酸铝中的至少一种，所述氧化铝优选ρ
‑
Al2O3。4.根据权利要求3所述的脱汞剂，其特征在于，所述ρ
‑
Al2O3中孔径大于10nm的孔占所述ρ
‑
Al2O3上总的孔数量的80％。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的脱汞剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将铜盐、硫化物以及铈盐混合且待反应结束后沉淀得到活性组分；将所述活性组分、吸附助剂以及载体混合后制成脱汞前驱体；将所述脱汞前驱体活化得到所述脱汞剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将所述脱汞前驱体活化得到所述脱汞剂的步骤包括对所述脱汞前驱体依次进行的干燥过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青，卓润生，施宗波，刘新生，何俊潼，周立旻，刘梦梦，
申请(专利权)人：润和科华催化剂上海有限公司，
类型：发明
国别省市：