活性炭脫硫劑產(chǎn)品說明

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文章來源：嵩山科技網(wǎng)絡(luò)部作者：嵩山科技小編

活性炭脫硫劑產(chǎn)品說明

活性炭脫硫劑是*早使用的干法脫硫劑之一,至今已有70多年的使用歷史.早先的活性炭脫硫技術(shù)設(shè)備龐大,再生和硫回收過程較復(fù)雜,操作煩鎖.在20世紀(jì)50年代逐漸被濕法所取代.近年來由于再生方法得以改進(jìn)和簡化,又開發(fā)了精脫硫用的活性炭脫硫劑和常溫精脫硫技術(shù),有不少中、小型合成氨廠、尿素廠、聯(lián)醇生產(chǎn)廠利用活性炭脫硫劑干法脫除原料氣中的及部分有機硫.此法具有硫容大,適應(yīng)性強,操作溫度低,并可再生反復(fù)使用且能回收硫磺等優(yōu)點,而且活性炭脫硫劑的價格比較便宜.但活性炭脫硫劑僅限于有氧的情況,無氧時吸硫能力很低.就耐水性而言,活性炭脫硫劑優(yōu)于氧化鐵脫硫劑.

脫硫機理

活性炭脫硫機理是利用活性炭表面活性基團(tuán)的催化作用加速氣體中的H₂S和O₂發(fā)生下述反應(yīng):

2H₂S+ O_2 →2H₂O+2S ΔH= -434.3kJ/mol

H₂S與O₂在活性炭表面的反應(yīng)實際上分兩步進(jìn)行,首先是活性炭表面吸附氧,形成活性*的表面氧化物,然后氣體中的H₂S分子與化學(xué)吸附的氧發(fā)生反應(yīng),生成的硫磺沉積在活性炭發(fā)灰的微孔中.為了加速反應(yīng)的進(jìn)行,提高脫硫效果,實際O₂/H₂S之比需大于理論值0.5,其比值以大于3為好.

活性炭脫硫劑可能過浸漬法引入活性金屬如銅、堿金屬劃堿土金屬等,以改性提高其催化活性.

活性炭粗脫硫劑可以處理較高含量的硫,但出口氣仍含20～30?g/g的硫.使用空速低,裝填量大,再生頻繁.如某小型氨廠在常壓、33℃、195 h^-1的操作條件下凈化硫(H₂S)含量為1.72 g/m³的半水煤氣,硫可脫至54mg/m³.每噸氨耗活性炭0.63kg,氨0.25kg,蒸氣62kg,再生周期為26天.

T101型、T102型、T103型活性炭精脫硫劑其硫容為活性炭粗脫硫劑的4～6倍.T103型為食品級二氧化碳專用精脫硫劑,對有機硫也有一定的硫容,可在60～80℃使用.

計算表明在30℃下, H₂S在活性炭脫硫劑上氧化的平衡常數(shù)比在氧化鋅脫硫劑上的脫硫反應(yīng)平衡常數(shù)要大得多,而從表5-25可知其H₂S的平衡濃度卻要低10^-17左右.T101型活性炭脫硫劑的動力學(xué)特征也證實了這一點.從表5-26可以明顯地看到,代表工業(yè)生產(chǎn)時有內(nèi)擴(kuò)散情況的活性炭精脫硫劑原粒度的工作硫容比氧化鋅脫硫劑的高出3倍,其穿透空速高出2倍.T101型脫硫劑的硫容和精度優(yōu)于常溫氧化鋅,

制備方法

活性炭脫硫劑有兩種:一種是用于粗脫硫的普通活性炭脫硫劑,還有一種是用于精脫硫的改性活性炭脫硫劑.前者常以煤為原料,以焦油為膠粘劑擠條成型后經(jīng)炭化處理,再用水蒸氣活化,經(jīng)篩分后制成.后者常選用已成型的活性炭,用活性炭金屬鹽容液等浸漬后,再經(jīng)干燥、焙燒和過篩后制得.如在活性炭上涂漬上乙醇胺等可以使活性炭得以改性,能脫除大部分的有機硫醚.

使用問題

(1)使用注意事項：在5～60℃溫度范圍內(nèi)活性炭脫硫劑的較好的脫硫效率.高于60℃,由于活性炭表在吸附硫化物的能力變?nèi)?故其脫硫效果有所下降.活性炭脫硫劑在干燥的氣體中脫硫效果差,要求被凈化氣體的相對濕度為70％～100％,必要時應(yīng)適當(dāng)補充水分.由于活性炭精脫硫劑在制備過程中已適當(dāng)添加了某些能大大加快脫硫反應(yīng)的活性組分,因此使用時不需要像活性炭粗脫硫劑那在原料中加入氨.

由于活性炭獨特的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)特點,它能吸附高沸點的有機硫化合物,但對COS、CS₂低沸點的有機硫化物吸附量很小,而EZX轉(zhuǎn)化收型多功能精脫硫劑除外.精脫硫劑一般使用壽命可達(dá)1～3年不需要再生.但精脫硫劑會因吸附氣體中煤焦油而堵塞孔道影響硫容,還會因氣體中不飽和和烴與之發(fā)生聚合反應(yīng)生成大分子量的聚合物覆蓋表面而降低硫容.因此在精脫硫工段前應(yīng)預(yù)先除去原料中含量較高的煤焦油.

(2)TL-4、JT1-6常溫精脫硫工藝JT1-4常溫精脫硫工藝，以T102型特種活性炭脫硫劑（T703或特種氧化鐵脫硫劑）串聯(lián)E2X精脫硫劑組成。該工藝可以10～60℃范圍內(nèi)，甚至在常溫下實現(xiàn)精脫硫，并同時脫除CS₂。由于EZX精脫硫劑對COS、CS₂的精脫硫容較低，為2％～3％，故此工藝一般適用于低有機硫含量的工藝氣中，它可將H₂S、COS、CS₂總硫含量脫至0.1mL/m³。

鐵錳脫硫劑說明書：

天然錳礦脫硫是一種古老的方法，其硫容不高，故使用量甚大。由于某種原因各地所產(chǎn)錳礦品位不同，其可靠性不高。天然錳礦一般含錳40％～55％，軟錳礦含Mn O₂90％，其脫硫精度雖不高，卻能轉(zhuǎn)化許多有機硫。用其脫硫，脫硫爐出口中硫含量一般在13×10^-6～20×10^-6,常用于焦?fàn)t氣或煉廠氣的粗脫硫。氧化錳的脫硫活性優(yōu)于氧化鐵。國內(nèi)已獨自研制一種價格低廉并有一定有機硫轉(zhuǎn)化活性的鐵錳精脫硫劑。

脫硫機理

鐵錳脫硫劑使用前需加入含氫量1％5％的天然氣進(jìn)行升溫還原，一般升溫還原在低于450℃下進(jìn)行，使其中的Fe₂O₃和MnO₂分別被還原成具有很高脫硫活性的Fe₃O₄和Mn₃O₄,其反應(yīng)如下：

3 Fe₂O₃+ H_2 →2Fe₃O₄+ H₂O

3 MnO₂+ 2H_2 →Mn₃O₄+ 2H₂O

在350～400℃時，鐵錳脫硫劑可將天然氣中所含的有機硫如RSH、RSR`、RSSR`等催化熱分解成烴類和H₂S，生成的H₂S即被鐵、錳氧化物所吸收并生成相應(yīng)的鐵、錳硫化物。這種鐵、錳硫化物除了具有催化熱分解有機硫的能力外，還具有催化氫解、催化轉(zhuǎn)化等多種功能，故起到良好的精脫H₂S和有機硫的雙重效果。其脫硫反應(yīng)為：

MnO+ H₂S →MnS+ H₂O

H₂ +Fe₃O₄+3H₂S → 3 FeS+4H₂O

FeS+H₂S→FeS₂+H₂

ZnO+H₂S →ZnS+ H₂O

鐵錳脫硫劑的性能

國內(nèi)鐵錳脫硫劑的主要物化性能及組分見表5-21。

表5-21 國內(nèi)鐵錳脫硫劑的主要物化性能及組分

型號	MF-1	MF-2	LS-1	SHT-512
金屬含量/％	≥35(Fe-Mn-Zn)	≥45(Fe-Mn-Zn)	≥35(Fe- Mn-Zn-Mg)	Fe-Mn-Zn-Cu
外形尺寸/mm	片狀Φ5×5,	片狀Φ5×5	片狀Φ5×5, Φ9×5	條狀Φ5×(5～15)
堆密度/(kg/L)	1.35～1.45	1.2～1.3	1.35～1.45	1.34
比表面積/(m²/g)	45.01	32	39.6
孔容/(mL/g)	0.18	0.19	0.14
側(cè)壓強度/(N/cm)	>80	>80	>80
磨耗率/％	<14	<15	<14
使用壓力/MPa	0.1～4.0	0.1～4.0	0.1～3.0	0.1～4.0
使用溫度/℃	350～400	350～400	200～250	250～420
使用空速/ h^-1	100～1000	100～1000	100～500	100～1000
入口硫濃度/(?g/g)	100	100	100	100
出口硫濃度/(?g/g)	0.2	0.2	0.2	0.2
穿透硫容/％	5～7	≥11
累積硫容/％	>15	≥18	≥7	≥15.6

鐵錳脫硫劑是以氧化鐵Fe₂O₃和二氧化錳MnO₂為主要活性組分，并含有氧化鋅、氧化鎂和氧化銅等促進(jìn)劑的具有轉(zhuǎn)化吸收雙功能的精脫硫劑。它可以同時脫除H₂S和各種有機硫（除噻吩外）至總硫含量小于0.2×10^-6,也就是說用此種催化劑可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆鉬有機硫加氫轉(zhuǎn)化催化劑串聯(lián)氧化鋅脫硫劑有精脫硫工藝.

制備方法

鐵錳脫硫劑以天然鐵礦為原料,經(jīng)破碎、烘干及球磨后,加入MgO、ZnO等助劑并與水混合,然后壓片或擠條成型,烘干后即為鐵錳脫硫劑成品。

脫硫劑的使用

(1)鐵錳脫硫劑的還原鐵錳精脫硫劑以氮和凈化后的原料氣中添加1％～5％的氫為還原介質(zhì),壓力為0.1～0.5MPa,線速度應(yīng)大于0.25m/s,以盡快的速度將溫度升到180℃后恒溫4～8h,床層各點溫差小于30℃后,再以20～40℃/h速率升溫,并在250℃恒溫2～4h,確保床層*溫度不超過450℃.*使入口氣體溫度達(dá)到350～400℃,并將壓力提高到正常操作壓力,當(dāng)出口氣體O₂、CO₂及H₂O含量合格即可轉(zhuǎn)入正常操作.因鐵錳脫硫劑還原時會產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱,故需嚴(yán)格控制升溫速度,以避免氣體線速度過低而使床層溫度暴漲.

(2)鐵錳脫硫劑的正常使用鐵錳脫硫劑已經(jīng)60多家以天然氣為原料的工廠中應(yīng)用并取得顯著效果.通常該脫硫劑在350℃時就有很高的脫硫活性.若要脫除硫醚的話,需將溫度提高到380～400℃,并需配加2％～4％的氫,尤其是當(dāng)原料天然氣中硫醚含量大于0.5～1 mg/m³時,更應(yīng)如此.氧是鐵錳精脫硫劑的主要毒物,因此鐵錳脫硫劑還原結(jié)束后嚴(yán)禁含氧氣體帶入脫硫塔.原料氣中要求O₂含量低于0.1％,H₂O含量小于或等于4％. 工廠停車后,需用原料氣保持脫硫塔正壓,以免進(jìn)入空氣,否則的話會使鐵錳脫硫劑嚴(yán)重失活.

應(yīng)用實例如云南天然氣化工廠年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置采用SH-T512型脫硫劑脫除原料天然氣中的H₂S和有機硫.*爐使用期間進(jìn)出口原料氣中H₂S平均濃度差為5.5mg/m³,有機硫平均濃度差為10.6mg/m³。原料氣流量年平均日負(fù)荷為19000kg/h，共計使用342天，裝填量37.5t,共吸收硫5851.5kg,累計硫容15.6％.該廠天然氣中有機硫組分復(fù)雜,波動大,有時高達(dá)100 mg/m³,有二甲硫醚和甲乙硫醚.據(jù)計算SH-T512鐵錳脫硫劑在1000 h^-1的空速下,對有機硫的轉(zhuǎn)化率仍能達(dá)到98％以上,出口H₂S可達(dá)0.05mg/m³以下,有機硫脫除精度為0.2～0.3 mg/m³.使用1年后卸出時雖經(jīng)泡水,強度仍很好.更換時H₂S尚未穿透,說明其壽命可在1年以上. 因此使用它可有效地保護(hù)一段轉(zhuǎn)化催化劑和低變催化劑.此外,該脫硫劑量強度高,正常運行時壓差遠(yuǎn)低于設(shè)計值0.014MPa.其價格只有氧化鋅脫硫劑的1/3.

鐵錳脫硫劑因其獨特的性能加工上價格便宜,在國內(nèi)的一些工廠中已經(jīng)用其取代Co-Mo加氫串聯(lián)ZnO的傳統(tǒng)高溫精脫硫劑,則可在350～400℃對COS、CS₂、RSH、RSR、RSSR等有機硫具有轉(zhuǎn)化與吸收的雙重功能.可使總硫(H₂S+有機硫)含量<0.1mg/m³.原料度的硫容可高達(dá)15％～20％.由雙塔MZX精脫硫劑(可并聯(lián)或串聯(lián))組成的JTL-7精脫硫新工藝可以取代傳統(tǒng)的Co-Mo加氫串聯(lián)氧化鋅的高溫精脫硫工藝.與傳統(tǒng)工藝相比,JTL-7工藝具有開車簡單,不需配氫的優(yōu)點,其催化劑投資費和年操作費用僅為前者的一半.

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活性炭脫硫劑產(chǎn)品說明