活性炭脱硫剂产品说明

发布时间：2010/5/25 10:11:30 浏览次数：1371

文章来源：嵩山科技网络部作者：嵩山科技小编

活性炭脱硫剂产品说明

活性炭脱硫剂是*早使用的干法脱硫剂之一,至今已有70多年的使用历史.早先的活性炭脱硫技术设备庞大,再生和硫回收过程较复杂,操作烦锁.在20世纪50年代逐渐被湿法所取代.近年来由于再生方法得以改进和简化,又开发了精脱硫用的活性炭脱硫剂和常温精脱硫技术,有不少中、小型合成氨厂、尿素厂、联醇生产厂利用活性炭脱硫剂干法脱除原料气中的及部分有机硫.此法具有硫容大,适应性强,操作温度低,并可再生反复使用且能回收硫磺等优点,而且活性炭脱硫剂的价格比较便宜.但活性炭脱硫剂仅限于有氧的情况,无氧时吸硫能力很低.就耐水性而言,活性炭脱硫剂优于氧化铁脱硫剂.

脱硫机理

活性炭脱硫机理是利用活性炭表面活性基团的催化作用加速气体中的H₂S和O₂发生下述反应:

2H₂S+ O_2 →2H₂O+2S ΔH= -434.3kJ/mol

H₂S与O₂在活性炭表面的反应实际上分两步进行,首先是活性炭表面吸附氧,形成活性*的表面氧化物,然后气体中的H₂S分子与化学吸附的氧发生反应,生成的硫磺沉积在活性炭发灰的微孔中.为了加速反应的进行,提高脱硫效果,实际O₂/H₂S之比需大于理论值0.5,其比值以大于3为好.

活性炭脱硫剂可能过浸渍法引入活性金属如铜、碱金属划碱土金属等,以改性提高其催化活性.

活性炭粗脱硫剂可以处理较高含量的硫,但出口气仍含20～30?g/g的硫.使用空速低,装填量大,再生频繁.如某小型氨厂在常压、33℃、195 h^-1的操作条件下净化硫(H₂S)含量为1.72 g/m³的半水煤气,硫可脱至54mg/m³.每吨氨耗活性炭0.63kg,氨0.25kg,蒸气62kg,再生周期为26天.

T101型、T102型、T103型活性炭精脱硫剂其硫容为活性炭粗脱硫剂的4～6倍.T103型为食品级二氧化碳专用精脱硫剂,对有机硫也有一定的硫容,可在60～80℃使用.

计算表明在30℃下, H₂S在活性炭脱硫剂上氧化的平衡常数比在氧化锌脱硫剂上的脱硫反应平衡常数要大得多,而从表5-25可知其H₂S的平衡浓度却要低10^-17左右.T101型活性炭脱硫剂的动力学特征也证实了这一点.从表5-26可以明显地看到,代表工业生产时有内扩散情况的活性炭精脱硫剂原粒度的工作硫容比氧化锌脱硫剂的高出3倍,其穿透空速高出2倍.T101型脱硫剂的硫容和精度优于常温氧化锌,

制备方法

活性炭脱硫剂有两种:一种是用于粗脱硫的普通活性炭脱硫剂,还有一种是用于精脱硫的改性活性炭脱硫剂.前者常以煤为原料,以焦油为胶粘剂挤条成型后经炭化处理,再用水蒸气活化,经筛分后制成.后者常选用已成型的活性炭,用活性炭金属盐容液等浸渍后,再经干燥、焙烧和过筛后制得.如在活性炭上涂渍上乙醇胺等可以使活性炭得以改性,能脱除大部分的有机硫醚.

使用问题

(1)使用注意事项：在5～60℃温度范围内活性炭脱硫剂的较好的脱硫效率.高于60℃,由于活性炭表在吸附硫化物的能力变弱,故其脱硫效果有所下降.活性炭脱硫剂在干燥的气体中脱硫效果差,要求被净化气体的相对湿度为70％～100％,必要时应适当补充水分.由于活性炭精脱硫剂在制备过程中已适当添加了某些能大大加快脱硫反应的活性组分,因此使用时不需要像活性炭粗脱硫剂那在原料中加入氨.

由于活性炭独特的比表面积和微孔结构特点,它能吸附高沸点的有机硫化合物,但对COS、CS₂低沸点的有机硫化物吸附量很小,而EZX转化收型多功能精脱硫剂除外.精脱硫剂一般使用寿命可达1～3年不需要再生.但精脱硫剂会因吸附气体中煤焦油而堵塞孔道影响硫容,还会因气体中不饱和和烃与之发生聚合反应生成大分子量的聚合物覆盖表面而降低硫容.因此在精脱硫工段前应预先除去原料中含量较高的煤焦油.

(2)TL-4、JT1-6常温精脱硫工艺JT1-4常温精脱硫工艺，以T102型特种活性炭脱硫剂（T703或特种氧化铁脱硫剂）串联E2X精脱硫剂组成。该工艺可以10～60℃范围内，甚至在常温下实现精脱硫，并同时脱除CS₂。由于EZX精脱硫剂对COS、CS₂的精脱硫容较低，为2％～3％，故此工艺一般适用于低有机硫含量的工艺气中，它可将H₂S、COS、CS₂总硫含量脱至0.1mL/m³。

铁锰脱硫剂说明书：

天然锰矿脱硫是一种古老的方法，其硫容不高，故使用量甚大。由于某种原因各地所产锰矿品位不同，其可靠性不高。天然锰矿一般含锰40％～55％，软锰矿含Mn O₂90％，其脱硫精度虽不高，却能转化许多有机硫。用其脱硫，脱硫炉出口中硫含量一般在13×10^-6～20×10^-6,常用于焦炉气或炼厂气的粗脱硫。氧化锰的脱硫活性优于氧化铁。国内已独自研制一种价格低廉并有一定有机硫转化活性的铁锰精脱硫剂。

脱硫机理

铁锰脱硫剂使用前需加入含氢量1％5％的天然气进行升温还原，一般升温还原在低于450℃下进行，使其中的Fe₂O₃和MnO₂分别被还原成具有很高脱硫活性的Fe₃O₄和Mn₃O₄,其反应如下：

3 Fe₂O₃+ H_2 →2Fe₃O₄+ H₂O

3 MnO₂+ 2H_2 →Mn₃O₄+ 2H₂O

在350～400℃时，铁锰脱硫剂可将天然气中所含的有机硫如RSH、RSR`、RSSR`等催化热分解成烃类和H₂S，生成的H₂S即被铁、锰氧化物所吸收并生成相应的铁、锰硫化物。这种铁、锰硫化物除了具有催化热分解有机硫的能力外，还具有催化氢解、催化转化等多种功能，故起到良好的精脱H₂S和有机硫的双重效果。其脱硫反应为：

MnO+ H₂S →MnS+ H₂O

H₂ +Fe₃O₄+3H₂S → 3 FeS+4H₂O

FeS+H₂S→FeS₂+H₂

ZnO+H₂S →ZnS+ H₂O

铁锰脱硫剂的性能

国内铁锰脱硫剂的主要物化性能及组分见表5-21。

表5-21 国内铁锰脱硫剂的主要物化性能及组分

型号	MF-1	MF-2	LS-1	SHT-512
金属含量/％	≥35(Fe-Mn-Zn)	≥45(Fe-Mn-Zn)	≥35(Fe- Mn-Zn-Mg)	Fe-Mn-Zn-Cu
外形尺寸/mm	片状Φ5×5,	片状Φ5×5	片状Φ5×5, Φ9×5	条状Φ5×(5～15)
堆密度/(kg/L)	1.35～1.45	1.2～1.3	1.35～1.45	1.34
比表面积/(m²/g)	45.01	32	39.6
孔容/(mL/g)	0.18	0.19	0.14
侧压强度/(N/cm)	>80	>80	>80
磨耗率/％	<14	<15	<14
使用压力/MPa	0.1～4.0	0.1～4.0	0.1～3.0	0.1～4.0
使用温度/℃	350～400	350～400	200～250	250～420
使用空速/ h^-1	100～1000	100～1000	100～500	100～1000
入口硫浓度/(?g/g)	100	100	100	100
出口硫浓度/(?g/g)	0.2	0.2	0.2	0.2
穿透硫容/％	5～7	≥11
累积硫容/％	>15	≥18	≥7	≥15.6

铁锰脱硫剂是以氧化铁Fe₂O₃和二氧化锰MnO₂为主要活性组分，并含有氧化锌、氧化镁和氧化铜等促进剂的具有转化吸收双功能的精脱硫剂。它可以同时脱除H₂S和各种有机硫（除噻吩外）至总硫含量小于0.2×10^-6,也就是说用此种催化剂可以代替传统的钻钼有机硫加氢转化催化剂串联氧化锌脱硫剂有精脱硫工艺.

制备方法

铁锰脱硫剂以天然铁矿为原料,经破碎、烘干及球磨后,加入MgO、ZnO等助剂并与水混合,然后压片或挤条成型,烘干后即为铁锰脱硫剂成品。

脱硫剂的使用

(1)铁锰脱硫剂的还原铁锰精脱硫剂以氮和净化后的原料气中添加1％～5％的氢为还原介质,压力为0.1～0.5MPa,线速度应大于0.25m/s,以尽快的速度将温度升到180℃后恒温4～8h,床层各点温差小于30℃后,再以20～40℃/h速率升温,并在250℃恒温2～4h,确保床层*温度不超过450℃.*使入口气体温度达到350～400℃,并将压力提高到正常操作压力,当出口气体O₂、CO₂及H₂O含量合格即可转入正常操作.因铁锰脱硫剂还原时会产生大量的反应热,故需严格控制升温速度,以避免气体线速度过低而使床层温度暴涨.

(2)铁锰脱硫剂的正常使用铁锰脱硫剂已经60多家以天然气为原料的工厂中应用并取得显著效果.通常该脱硫剂在350℃时就有很高的脱硫活性.若要脱除硫醚的话,需将温度提高到380～400℃,并需配加2％～4％的氢,尤其是当原料天然气中硫醚含量大于0.5～1 mg/m³时,更应如此.氧是铁锰精脱硫剂的主要毒物,因此铁锰脱硫剂还原结束后严禁含氧气体带入脱硫塔.原料气中要求O₂含量低于0.1％,H₂O含量小于或等于4％. 工厂停车后,需用原料气保持脱硫塔正压,以免进入空气,否则的话会使铁锰脱硫剂严重失活.

应用实例如云南天然气化工厂年产30万吨合成氨装置采用SH-T512型脱硫剂脱除原料天然气中的H₂S和有机硫.*炉使用期间进出口原料气中H₂S平均浓度差为5.5mg/m³,有机硫平均浓度差为10.6mg/m³。原料气流量年平均日负荷为19000kg/h，共计使用342天，装填量37.5t,共吸收硫5851.5kg,累计硫容15.6％.该厂天然气中有机硫组分复杂,波动大,有时高达100 mg/m³,有二甲硫醚和甲乙硫醚.据计算SH-T512铁锰脱硫剂在1000 h^-1的空速下,对有机硫的转化率仍能达到98％以上,出口H₂S可达0.05mg/m³以下,有机硫脱除精度为0.2～0.3 mg/m³.使用1年后卸出时虽经泡水,强度仍很好.更换时H₂S尚未穿透,说明其寿命可在1年以上. 因此使用它可有效地保护一段转化催化剂和低变催化剂.此外,该脱硫剂量强度高,正常运行时压差远低于设计值0.014MPa.其价格只有氧化锌脱硫剂的1/3.

铁锰脱硫剂因其独特的性能加工上价格便宜,在国内的一些工厂中已经用其取代Co-Mo加氢串联ZnO的传统高温精脱硫剂,则可在350～400℃对COS、CS₂、RSH、RSR、RSSR等有机硫具有转化与吸收的双重功能.可使总硫(H₂S+有机硫)含量<0.1mg/m³.原料度的硫容可高达15％～20％.由双塔MZX精脱硫剂(可并联或串联)组成的JTL-7精脱硫新工艺可以取代传统的Co-Mo加氢串联氧化锌的高温精脱硫工艺.与传统工艺相比,JTL-7工艺具有开车简单,不需配氢的优点,其催化剂投资费和年操作费用仅为前者的一半.

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