[发明专利]一种高效氧化锌精脱硫剂的制备方法和应用

说明书

一种高效氧化锌精脱硫剂的制备方法是将碳酸钠溶液与可溶性锌盐、可溶性活性助剂盐和可溶性载体助剂盐的混合溶液在微波加热炉的反应器中反应，在搅拌的条件下进行微波辐射老化，过滤，将滤饼配成料液进行喷雾干燥，再进行焙烧得成品脱硫剂。本发明具有硫容高，同时能适用于低温、中温和高温的脱硫，热稳定性好的优点。

技术领域

本发明属于一种脱硫剂的制备领域，尤其涉及一种高效氧化锌精脱硫剂的制备方法及该脱硫剂的脱硫应用。

技术背景

目前，在煤制合成气、天然气、焦炉煤气、炼厂干气、液化石油气、二氧化碳和液化烃等在作为化工原料转化利用过程中，必须将气体中的硫化物脱除，不但避免了后续工段中的催化剂中毒，而且也保证了产品的质量。目前，国内外脱硫技术主要有湿法脱硫和干法脱硫两类：湿法脱硫技术是利用吸收液将气源中的硫化物吸收，主要用于脱硫温度低、气体处理量大、硫化氢含量高和需要粗脱硫的环境，通常湿法脱硫的控制指标为≤10ppm；干法脱硫是将固体颗粒的脱硫剂装入固定床中，硫化物在气源通过固定床时与脱硫剂反应沉积在脱硫剂上，常用于低含硫气体的处理，尤其是气体的精脱硫。

氧化锌脱硫剂由于具有硫容大、使用便捷、脱硫精度高和性能稳定等优点，在合成氨、合成甲醇、制氢和天然气等领域具有广泛的应用。氧化锌的脱硫过程是气-固非催化过程，其脱硫的原理如反应式(1)所示，当气体中有氢气存在的情况下，有机硫先进行加氢反应转化为硫化氢后被脱除。氧化锌虽然具有较高的脱硫精度，但在工业应用的过程中仍存在一些问题：(1)氧化锌的使用温度虽然较宽泛，主要用于中高温的脱硫，但其低温硫容较低，性能较差，不利于合理利用热能和节能降耗的要求；(2)目前高温、中温和低温不同温度对应不同的氧化锌脱硫剂，不能混用或通用；(3)ZnO的硫容随着温度的升高而升高，但氧化锌脱硫剂的热稳定性较差，当温度到升高至600℃以上时，氧化锌极易挥发，进而限制了ZnO的再生，仅为一次性消耗品，由于锌的价格昂贵，增加了脱硫的成本。因此，如何提高氧化锌脱硫的常温硫容、提高热稳定性和解决再生困难的问题成为了众多研究机构的研究热点。

ZnO+H₂S＝ZnS+H₂O△H＝-49.143kJ/mol

专利CN102961959A公开了一种氧化锌精脱硫剂及其制备和应用方法，该专利将活性氧化锌、高铝粉、膨润土、氢氧化钙和羧甲基纤维素钠混合挤条而成，该催化剂在常温～400℃均表现出了一定的脱硫活性，但是其常温的脱硫性能仍较差，其硫容仅为3.1％，而在200℃左右的硫容也仅为7.8％左右，难以满足工业化应用。专利1094331A公开了一种常温氧化锌脱硫剂的制备方法，其主要通过ZnO和铁水泥混合而成，在20～80℃的温度下，其硫容仅为8.6～11.7％左右，也难以达到工业化的要求。专利CN101485954A公开了一种脱硫剂，该催化剂是将纳米氧化锌、氧化铜、粘结剂、造孔剂和水进行混合形成混合物，虽然该催化剂在200-250℃硫容达到24wt％，但其在30℃以下的穿透硫容只有15.5wt％，仍不能满足工业化推广的使用要求。

上述专利公开了各种常温氧化锌精脱硫剂的制备方法，但是其常温硫容均较低，而且也没有解决低温、中温和高温脱硫剂的通用问题，尤其是目前没有发现能够再生的氧化锌脱硫剂工业化应用的报道。可见，如何提高氧化锌精脱硫常温硫容，如何提高脱硫剂热稳定性，进而能够实现再生的适用于低温、中温和高温的氧化锌精脱硫剂，仍然是本技术领域的难以解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫容高，同时能适用于低温、中温和高温的脱硫，热稳定性好的高效氧化锌精脱硫剂的制备方法和应用。

本发明不但能够解决现有氧化锌精脱硫剂常温硫容低的难题，而且该催化剂能够适用于0～600℃温度下保持极高了脱硫性能，同时该催化剂的高温稳定性好，在能够在高温650～700℃实现脱硫剂的再生，而不引起催化剂的烧结和ZnO的流失，能够在工业上实现ZnO精脱硫剂重复利用，大大降低脱硫成本。