[发明专利]一种多孔炭基脱硫剂的两段式再生方法

说明书

本发明公开了一种多孔炭基脱硫剂的两段式再生方法，首先采用水洗去除脱硫剂中的硫酸和亚硫酸，然后在氮气氛围下加热去除脱硫剂中的单质硫。再生后的多孔炭基脱硫剂的硫容可达未使用脱硫剂的80～99％，能够高效恢复脱硫剂的脱硫活性；且通过本发明提供的方法能够实现多孔炭基脱硫剂的多次再生，有利于脱硫剂的循环使用，降低脱硫成本，在本领域具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及用于脱除硫化氢的脱硫剂再生技术，具体涉及一种多孔炭基脱硫剂的再生方法。

背景技术

沼气、天然气等作为重要的清洁能源，是节能减排的重要组成部分和关键环节，在应对气候变化和发展低碳经济、促进新农村建设方面发挥了巨大的作用。然而，在沼气的生产和天然气的开采过程中，往往伴随着H₂S气体的产生。H₂S是一种有害的剧毒气体，当空气中浓度超过28mg/m³时，人就无法正常工作；超过1000mg/m³时，就可引起急性中毒，造成人员死亡。此外，H₂S对管道、燃烧器和仪器仪表等还有强烈的腐蚀作用，燃烧后生成的SO₂会造成环境污染，并导致严重的酸雨、雾霾等污染问题。通常，沼气中的H₂S浓度为100～15000mg/m³，而我国天然气中H₂S含量超过10000mg/m³的天然气占总储量的25％，远远高于我国环保标准的规定20mg/m³。为实现能源气的环保、高值、高效利用，脱硫技术的研究与开发尤为迫切。

因此，国内外研发了大量用于脱除硫化氢的脱硫剂。常见的脱硫剂主要为氧化铁、氧化锌和多孔炭。氧化铁脱硫剂由于受化学平衡的限制，很难达到精脱硫，且氧化铁脱硫剂受夹带的水蒸汽影响，脱硫效果欠佳，且再生困难。氧化锌能够精脱硫，缺点是高温操作、使用成本高。多孔炭脱硫是利用其发达的孔隙结构和表面活性基团的吸附、催化氧化H₂S，达到脱硫的目的，具有低能耗、设备简单、室温操作等优点，被广泛应用于脱除硫化氢。

在脱硫过程中，气体中的硫化氢会被多孔炭材料表面的活性组分如金属氧化物、含氧官能团、含氮官能团等催化氧化为单质硫，并有少量的硫酸及亚硫酸生成。脱硫过程产生的单质硫及亚硫酸、硫酸会附着在多孔炭材料的孔道内，覆盖脱硫活性点位使脱硫剂失活，造成脱硫效率下降，必须进行更换或再生。通常，失活的多孔炭脱硫剂作为危险废物进入填埋场进行填埋，不仅增加了填埋场的负担，而且还大大增加了脱硫剂的使用成本。因此，对失活的脱硫剂通过一定的再生方法去除其内部附着的脱硫产物恢复脱硫活性是非常必要的。

常用的多孔炭基脱硫剂(即活性炭类脱硫剂)的再生方法有热再生和溶剂再生。

热再生是在氮气或者空气氛围中，加热吸附饱和的多孔炭基脱硫剂，释放其中存储的单质硫及硫酸、亚硫酸等脱硫产物，从而恢复其脱硫活性。然而，在加热过程中，附着在多孔炭基脱硫剂上的硫酸会与炭基体发生反应，不但会破坏多孔炭材料的孔隙结构，使多孔炭材料的质量大量损失和产生SO₂气体(公式(1)和(2))，而且还会增加多孔炭材料的表面酸性。多孔炭基脱硫剂表面酸性的增加，会极大地减弱其对酸性气体硫化氢的吸附和催化能力，导致其热再生效率较低。因此，多孔炭基脱硫剂的热再生法使用较少。

C+H₂SO₄→CO_(g)+SO_2(g)+H₂O_(g) (1)

C+2H₂SO₄→CO_2(g)+2SO_2(g)+2H₂O_(g) (2)