[发明专利]一种天然气脱汞吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种天然气脱汞吸附剂及其制备方法，其组成为Al₂O₃质量分数为70％～90％，活性炭质量分数为2％～8％，硫化铜质量分数为6％～15％，总硫质量分数为4％～12％。其制备步骤包括：(1)Al₂O₃‑AC复合载体制粒；(2)步骤(1)的产品用硫溶液浸泡；(3)步骤(2)的产品用可溶铜盐溶液浸泡；(4)将步骤(3)的产品暴露在硫化环境下硫化；(5)用去离子水洗涤；(6)干燥得天然气脱汞吸附剂。本发明提供的制备方法在氧化铝载体中添加活性炭制备的复合载体改善了孔径，提高了比表面；在载体上负载S、CuS和CuS_x多组份活性物，不仅改善了单纯以硫化铜为活性物的脱汞剂脱汞速度，而且可防止单质硫的流失，实现快速稳定脱汞，也增加了汞容量。

技术领域

本发明涉及一种脱汞吸附剂及其制备方法，特别是涉及一种新型天然气脱汞吸附剂及其制备方法。

背景技术

天然气中往往含有元素汞，汞是天然气中一种常见的非烃类气态组分。尽管其含量极微，但它仍可在天然气液化、凝液回收以及脱氮装置的低温系统中，引起装置中铝制板翅式换热器的腐蚀泄漏，危害极大。如果物流中含水，则水就会与汞齐发生化学反应从而加快腐蚀，故必须在进行上述过程之前将汞脱除。天然气脱汞方法有固定床吸附法、低温分离法、溶液吸收法和膜分离法，固定床吸附法是目前工业化主要的工艺方法，也是天然气脱汞的研究热点。

固定床吸附脱汞的主要方法是化学吸附法，固定床化学吸附法脱汞吸附剂由载体和活性成分组成。载体主要有活性炭，Al₂O₃及其复合物；活性组分主要有两类，一类是能与Hg反应生成汞的硫化物的含硫化合物，主要有硫、硫化物以及多硫化物，一类是能与汞反应生成汞齐的金属物质，主要有银、锌等。

在天然气脱汞剂发展过程中，以活性炭为载体的载硫化合物脱汞剂，由于活性炭载体强度差，比表面积、孔容和孔道大小不稳定，已逐渐被Al₂O₃载体代替。Al₂O₃做载体，抗压能力强，比表面积与孔径均匀可控。银等金属作为活性组分，价格昂贵且寿命短。Al₂O₃上负载金属硫化物后制成脱汞剂，吸附效果好，在干气、湿气中均可使用，成为天然气脱汞的主要研究内容。专利CN 104105536 A公布了美国环球油品公司的以氧化铝为载体，以含氧铜盐制备的铜硫化合物为吸附质的含铜硫化物脱汞剂，制备工艺复杂，需将不溶于水的碱式碳酸铜与氧化铝混合后制粒，且碱式碳酸铜的价格较贵，与其他方法相比，成本高。专利CN 1062301 A公布了法国石油公司的以氧化铝为载体，以硫化铜为吸附质的汞和砷固体捕捉剂，制备过程繁琐，且以硫化铜为反应吸附质，脱汞和砷的速度慢。国内专利CN104785278 A公布了江苏佳华新材料科技有限公司的脱汞催化剂，它是用氯化铜和硫化氢制备的硫化铜为吸附质，以白土、粘土、纳米高岭土或活性炭为助吸附剂，以氧化铝为载体制备的脱汞催化剂。这几种脱汞剂是以硫化铜为脱汞活性组分，硫化铜与单质汞常温反应速度很慢，所以脱汞速度慢，汞容量也不大，所以即使天然气中的汞含量不高，脱汞剂使用量也比较大。申请人在申请的专利CN201710816125.5中，在载体Al₂O₃上负载S、CuS和CuS_x多组份活性物制备的脱汞吸附剂，解决了前面几个专利脱汞速度慢的缺点，但汞容量有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有脱汞剂载体强度差，比表面、孔容和孔道大小不稳定，或脱汞速度慢，汞容量不大，脱汞剂使用量比较大等不足，提供一种新型的脱汞剂制备方法。