[发明专利]一种改性活性炭脱硫剂及其制法和一种硫化氢废气的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于石油石化生产中产生废气的脱硫净化技术领域，具体涉及一种改性活性炭脱硫剂及其制法以及使用该脱硫剂的一种硫化氢废气处理方法。

背景技术

石油石化领域的主要产品石油、天然气及各种冶炼产品在采集、储运、加工和燃烧利用等多个环节中会产生含硫化氢(H₂S)的废气，这些废气如果不加处理排入大气，不仅将污染空气，达到一定浓度时还会威胁人群健康，并且在湿热的条件下，对金属管道和设备有严重的腐蚀性，可能导致破坏性的事故发生。为此，我国及国外一些国家对不同环境下的H₂S允许浓度进行了严格限制，对含H₂S气体更有效、更经济的净化方法是石油石化领域废气治理的重要课题。

迄今为止，国内外处理废气中H₂S的方法很多，根据净化方法的特点，可分为：(1)吸收法；(2)吸附法；(3)氧化法；(4)分解法；(5)生物法。

吸收法包括物理吸收和化学吸收。常用的物理吸收溶剂有甲醇、丙烯碳酸酯、聚乙二醇二甲醚等。化学吸收法的吸收液一般是弱碱水溶液，可分为胺法和热碳酸盐法两类。

吸附法是利用某些多孔物质的吸附性能净化气体的方法，常用于处理含H₂S浓度较低的气体。吸附剂包括可再生的吸附剂，如活性炭、分子筛、氧化锡、钛酸锌等；还包括不可再生的吸附剂，如氧化锌、硫酸锌等。

氧化法净化H₂S尾气，在气相中进行的过程叫干法氧化，在液相中进行的过程叫湿法氧化。湿法氧化目前有液相催化分解、湿式吸收-电解再生和超声波辐射氧化等技术。典型的干法氧化法有克劳斯法和选择性氧化法。

分解法包括热分解法和微波分解法。热分解法利用热能把H₂S分解为H₂和硫磺，要求较高的反应温度，给工业应用带来较大困难。微波分解法是利用微波的特性从分子内部激发H₂S分子，将其分解为硫和氢。

生物法利用以生物膜形式固定在多孔滤料上的微生物代谢H₂S污染物。滤料装填在生物滤塔中构成滤床，气流通过滤床时污染质从气流中转移到生物膜层上被微生物代谢。

由于上述方法本身都存在一定的缺陷，所以对上述方法的改进以及不同方法的结合使用来优化处理效果是目前处理H₂S废气的主要研究方向。其中，对干性脱硫剂的改进研究较多。中国专利CN1415402A使用主要成分为ZnO-TiO₂-Al₂O₃的脱硫剂，可将H₂S和有机硫同时脱除，但需要在180～320℃的高温条件下使用，对应用条件要求较高。中国专利CN1186841A提出一种改性活性炭在常温条件下对废气脱硫，可用于合成氨、石油和天然气等化工原料气的净化，但主要针对有机硫化物(如CS₂)有较好的吸收效果，对无机硫化物(如硫H₂S)气体的处理效果差。废气脱硫的组合工艺，如中国专利CN1067828A先用改性活性炭或氧化铁脱H₂S，然后用水解脱硫剂分解有机硫，最后再用活性炭或氧化铁进一步脱除H₂S，该方法使用多种脱硫剂及水解脱硫剂，使净化成本大大升高。

目前对改性活性炭脱除硫化氢的研究，主要包括两个方向，一是通过改性，提高活性炭的吸附能力，通过对硫化氢的吸附作用，减少废气中硫化氢的含量；二是利用金属无机盐对活性炭进行改性，使改性活性炭作为H2S氧化反应的催化剂，反应生成单质硫。第一个方向，由于吸附达到饱和，所以活性炭的硫容会随着使时间的延长不断降低，需要定期解吸再生。第二个方向，改性活性炭对硫化氢的催化氧化反应生成物单质硫会堵塞活性炭孔隙，同样需要定期清洗或更换。利用上述改性活性炭作脱硫剂去除废气中的硫化氢，均需要定期解吸再生、清洗或更换，存在着硫化氢去除率随脱硫剂使用时间的延长不断降低、脱硫剂使用寿命短、运行费用高、操作管理复杂等缺点。

发明内容：