專利名稱：一種銅鋅常溫脫硫劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種常溫精脫硫化氫的脫硫劑，具體地說是以堿式碳酸鋅和堿式碳酸 銅為主要成分的常溫脫硫劑。
背景技術(shù)：
硫化氫廣泛存在于天然氣、石油伴生氣、煉油廠廢氣、煤制氣等工業(yè)氣體中。硫化 氫的存在不僅會造成酸雨等環(huán)境污染問題，還會造成工業(yè)生產(chǎn)中下游催化劑中毒，縮短催 化劑的使用壽命，甚至導(dǎo)致催化反應(yīng)無法進(jìn)行的問題。因此，為了避免硫化氫對工業(yè)生產(chǎn)生 活造成的種種危害，需要使用脫硫劑來脫除硫化氫。在《碳酸鹽常溫精脫硫催化劑的研究》(見《全國氣體凈化信息站2007技術(shù)交流會 論文集》第79-81頁)中公開了一種脫硫劑，所述脫硫劑以碳酸鋅和碳酸銅為原料采用混捏 法制得，其中所述碳酸鋅和碳酸銅為以該文所述方法制備得到的碳酸鋅和碳酸銅納米晶體 (見第79頁摘要部分及第2. 2. 1部分)。該脫硫劑的質(zhì)量硫容在常溫加壓條件下可以達(dá)到 29. 81%。首先需要說明的是測定硫容時(shí)，加壓條件下測得的硫容高于常壓條件下測得的硫 容，因此可以預(yù)見該文獻(xiàn)所述的脫硫劑在常壓下的硫容并不高。其次該脫硫劑還存在以下 缺點(diǎn)第一，該文所述的制備碳酸鋅和碳酸銅的方法為實(shí)驗(yàn)室方法，實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜，不適于 工業(yè)上大規(guī)模廣泛運(yùn)用；第二，由于該文獻(xiàn)所述的脫硫劑中的碳酸鋅和碳酸銅為納米晶體， 因其粒徑較小，比表面積較大且具有納米級晶體在參加反應(yīng)時(shí)所具有的優(yōu)良性能，所以以 此為有效組分制得的脫硫劑在加壓條件下具有了較高的硫容，而市售的工業(yè)級的碳酸鋅和 碳酸銅直接混合并通過混捏法所得到的脫硫劑并不具有該脫硫效果。另外，在該文獻(xiàn)中還 公開了可以采用碳酸銅、碳酸鋅、堿式碳酸鋅中1種或2種為原料按一定比例混捏制成脫硫 劑，然而在該文章中并沒有公開除了碳酸銅和碳酸鋅為原料制得的脫硫劑以外的其它組合 的脫硫劑的任何相關(guān)文字或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)。眾所周知，脫硫劑性能的主要衡量指標(biāo)為硫容和脫除硫化氫后尾氣中的含硫量。 而脫硫劑的抗壓強(qiáng)度和是否易粉化也是脫硫劑的一個(gè)重要指標(biāo)，在使用過程中，如果脫硫 劑的抗壓強(qiáng)度過低，會造成使用中脫硫劑的塌陷，堵塞反應(yīng)孔道，制約了脫硫劑性能的發(fā) 揮；如果脫硫劑易粉化，則在運(yùn)輸及使用過程中，脫硫劑存在掉渣量大等問題，增加不必要 的損失。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中以碳酸銅和碳酸鋅為原料 混捏制得的脫硫劑所存在的常壓下硫容低，制備方法復(fù)雜且不能直接使用市售工業(yè)級的碳 酸銅和碳酸鋅為原料制備硫容高的脫硫劑的缺點(diǎn)，從而提供了一種以市售工業(yè)級堿式碳酸 鋅和堿式碳酸銅為原料所制得的常壓下具有高硫容和高脫硫精度的脫硫劑。為達(dá)到以上目的，解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種常溫銅鋅脫硫劑， 該脫硫劑由堿式碳酸鋅、堿式碳酸銅和粘結(jié)劑組成，該組合物中各組分的質(zhì)量百分含量為堿式碳酸鋅20-75%，堿式碳酸銅20-75%，粘結(jié)劑5_20 %，進(jìn)一步優(yōu)選堿式碳酸鋅為 40-50%，堿式碳酸銅為40-50%，粘結(jié)劑為10-15%。所述脫硫劑中的粘結(jié)劑為硅藻土、凹凸棒土、高嶺土和高鋁水泥中的一種或幾種。制備所述脫硫劑的方法，包括以下步驟(1)將堿式碳酸鋅、堿式碳酸銅、粘結(jié)劑 和水進(jìn)行混合得到混合物；( 將步驟(1)中得到的混合物，經(jīng)捏合、成型后得到成型物； (3)將步驟O)中得到的所述成型物經(jīng)過干燥后得到所述脫硫劑。在所述步驟(3)中，干燥溫度為70-110°C，干燥時(shí)間為2-10小時(shí)。在所述步驟(1)中，將堿式碳酸鋅和堿式碳酸銅先用水潤濕后，再與粘結(jié)劑和水 混合均勻。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明所述常溫銅鋅脫 硫劑由堿式碳酸鋅、堿式碳酸銅和粘結(jié)劑組成。堿式碳酸銅和堿式碳酸鋅作為傳統(tǒng)脫硫劑 在工業(yè)上早已被廣泛使用，但由于銅系脫硫劑原料較貴，而鋅系脫硫劑在常溫下不具有較 高的硫容，因而限制了二者的廣泛使用。本發(fā)明的所述脫硫劑硫容高且脫除硫化氫精度高， 這主要是由于堿式碳酸銅和堿式碳酸鋅二者結(jié)構(gòu)中含有Cu (OH) 2和ai (OH) 2單元，該結(jié)構(gòu)單 元在常壓脫硫過程中可以相互提供堿性中心，在反應(yīng)過程中，生成大量分子內(nèi)的水，使得該 脫硫劑中有新孔道生成，并進(jìn)一步形成了疏松的晶格結(jié)構(gòu)，使得待脫除氣體中的或HS_、 s2_等分子較容易擴(kuò)散進(jìn)入孔道中，從而提高了脫硫反應(yīng)發(fā)生的幾率，有利于待處理氣體中 硫化氫與脫硫劑的反應(yīng)充分進(jìn)行；另外，由于堿式碳酸銅和堿式碳酸鋅結(jié)構(gòu)相似度高，均勻 混合后，從分子角度看二者能緊密接觸，因而能更好的發(fā)揮兩組分的協(xié)同作用，從而達(dá)到了 增加硫容和提高脫除硫化氫精度的目的；本發(fā)明所制得脫硫劑一次穿透硫容在常溫常壓條 件下可達(dá)40%，而脫除后尾氣中硫化氫含量可低于0. 05ppm ； (2)在本發(fā)明中以硅藻土、凹 凸棒土、高嶺土和高鋁水泥中的一種或幾種作為粘結(jié)劑，在保證該脫硫劑達(dá)到較強(qiáng)的抗壓 強(qiáng)度、孔容和比表面積的同時(shí)，也為脫硫劑提供了一定的防水能力，使得所制得脫硫劑的應(yīng) 用條件更寬泛；C3)在本發(fā)明的脫硫劑中各組分的質(zhì)量百分含量優(yōu)選堿式碳酸鋅40-50%， 堿式碳酸銅40-50%，粘結(jié)劑為10-15%，在該范圍內(nèi)所制得的脫硫劑具有更優(yōu)的脫硫性 能，這是由于如果有效成分在脫硫劑中所占比例過低，二者的堿性中心在脫硫劑中相遇的 幾率下降，阻礙了其堿性中心協(xié)同作用的發(fā)揮，從而降低了其脫硫性能；另一方面如果混合 時(shí)添加的堿式碳酸鋅和堿式碳酸銅在脫硫劑中所占質(zhì)量比過大，則過高的原料量會導(dǎo)致粘 結(jié)劑的量相對減少，使所制得的脫硫劑易粉化，抗壓性，直接影響到該脫硫劑的正常使用， 而且還提高了成本；(4)制備本發(fā)明的脫硫劑的方法中優(yōu)選將粉末狀的堿式碳酸鋅、堿式 碳酸銅先用水潤濕，然后在加水條件下與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，預(yù)先潤濕是為了避免粉末狀物 料混合時(shí)，粉末易飛揚(yáng)而造成的損失，也為了保證粘結(jié)劑作用能夠發(fā)揮。
具體實(shí)施例方式在本申請的以下實(shí)施例及對比例中，所用原料及其他試劑規(guī)格均為工業(yè)級，且均 為市售?；钚栽u價(jià)例脫硫劑硫容測定條件原料氣用4%的標(biāo)準(zhǔn)氣體(底氣為20% CO2，其余為高 純N2)，空速3001Γ1、反應(yīng)溫度25 V，常壓。脫硫劑裝填量3毫升，脫硫劑反應(yīng)終點(diǎn)出口尾氣硫含量控制為0. 05ppm，尾氣中硫含量分析采用色譜法(以下各實(shí)施例同)。實(shí)施例1稱取堿式碳酸鋅20克，堿式碳酸銅75克、高嶺土 4. 5克、高鋁水泥0. 5克、及適量 水，混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，70°C干燥 10小時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容為33%。實(shí)施例2稱取堿式碳酸鋅30克，堿式碳酸銅60克、凹凸棒土 8克、高鋁水泥2克、及適量水， 混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，80°C干燥8小 時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容為32. 1%。實(shí)施例3稱取堿式碳酸鋅40克，堿式碳酸銅50克、硅藻土 5克、高鋁水泥5克、及適量水， 混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，90°C干燥4小 時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容為36. 8%。實(shí)施例4稱取堿式碳酸鋅50克，堿式碳酸銅40克、高嶺土 10克、及適量水，混捏，在小型雙 螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，100°C干燥4小時(shí)后做硫容評 價(jià)。該脫硫劑硫容為38. 2%。實(shí)施例5稱取堿式碳酸鋅45克，堿式碳酸銅45克、高嶺土 10克、及適量水，混捏，在小型雙 螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，100°C干燥3小時(shí)后做硫容評 價(jià)。該脫硫劑硫容為40%。實(shí)施例6稱取堿式碳酸鋅50克，堿式碳酸銅35克、凹凸棒土 15克、及適量水，混捏，在小型 雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，105°C干燥3小時(shí)后做硫容 評價(jià)。該脫硫劑硫容為33. 8%。實(shí)施例7稱取堿式碳酸鋅60克，堿式碳酸銅30克、硅藻土 8克、高鋁水泥2克、及適量水， 混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑110°C干燥2小 時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容為32. 5%。實(shí)施例8稱取堿式碳酸鋅75克，堿式碳酸銅20克、高鋁水泥5克、及適量水，混捏，在小型 雙螺桿擠出機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，70°C干燥8小時(shí)后做硫容評 價(jià)。該脫硫劑硫容為31%。采用與本發(fā)明相同的方法制備得到對比例1-3的脫硫劑，并在相同條件下分別測 得其硫容。對比例1稱取堿式碳酸鋅80克，高嶺土 20克、及適量水，混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出 成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，100°C干燥4小時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容 為 12. 1%。
對比例2稱取堿式碳酸銅80克、高嶺土 20克、及適量水，混捏，在小型雙螺桿擠出機(jī)上擠出 成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，100°C干燥4小時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫硫劑硫容 為 29. 3%。對比例3稱取碳酸鋅40克，碳酸銅40克、高嶺土 20克、及適量水，混捏，在小型雙螺桿擠出 機(jī)上擠出成型，擠出直徑為4mm的柱狀條形脫硫劑，100°C干燥4小時(shí)后做硫容評價(jià)。該脫 硫劑硫容為23. 2%。在對比例1-3中，所述脫硫劑硫容比本發(fā)明實(shí)施例中脫硫劑的硫容低。說明本發(fā) 明中以市售工業(yè)級堿式碳酸鋅和堿式碳酸銅為原料，通過混捏法制得的脫硫劑的硫容，高 于分別以堿式碳酸銅、堿式碳酸鋅為原料制備的脫硫劑，也高于以市售工業(yè)級碳酸鋅和碳 酸銅為原料制備的脫硫劑。從以上實(shí)施例中可以看到本發(fā)明所制得脫硫劑最高硫容可高達(dá) 40%，脫除后尾氣中含硫化氫量低于0. 05ppm。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。權(quán)利要求
1.一種常溫銅鋅脫硫劑，其特征在于該組合物由以下組分組成(為質(zhì)量百分比) 堿式碳酸銅20% "75%堿式碳酸鋅20% -75% 粘結(jié)劑5% -20% ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫銅鋅脫硫劑，其特征在于所述脫硫劑中堿式碳酸鋅 的質(zhì)量百分比為40-50%，堿式碳酸銅的質(zhì)量百分比為40-50%，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為 10-15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的常溫銅鋅脫硫劑，其特征在于所述粘結(jié)劑為硅藻土、凹 凸棒土、高嶺土和高鋁水泥中的一種或幾種。
4.制備權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述脫硫劑的方法，包括以下步驟(1)將堿式碳酸鋅、堿式碳酸銅、粘結(jié)劑和水進(jìn)行混合得到混合物；(2)將步驟(1)中得到的混合物，經(jīng)捏合、成型后得到成型物；(3)將步驟O)中得到的所述成型物經(jīng)過干燥后得到所述脫硫劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于在所述步驟(3)中，干燥溫度為 70-110°C，干燥時(shí)間為2-10小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于在所述步驟(1)中，將堿式碳酸 鋅和堿式碳酸銅先用水潤濕后，再與粘結(jié)劑和水混合均勻。
全文摘要
一種銅鋅常溫脫硫劑及其制備方法。該脫硫劑由質(zhì)量百分含量為20-75％的堿式碳酸銅，20-75％的堿式碳酸鋅以及5-20％的粘結(jié)劑組成。通過與粘結(jié)劑在潤濕條件下混合后經(jīng)捏合成型，在70-110℃下干燥2-10小時(shí)得到。本發(fā)明通過簡單的工藝手段制得了常溫常壓下具有高硫容和高精度脫除硫化氫能力的脫硫劑。
文檔編號B01J20/30GK102049236SQ20091023740
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者汪祥勝 申請人:北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司