[发明专利]一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球及其制备方法，涉及天然气处理领域。一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球，包括核层和壳层；所述核层包括Sn‑Cu活性金属，所述包括以海藻酸钠为原料制备的氮掺杂碳气凝胶。用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球的制备方法，包括：将海藻酸钠完全溶解于去离子水中，加入含氮交联剂、Sn⁴⁺盐、Cu²⁺盐后搅拌混合形成水凝胶微球；将所述水凝胶微球用去离子水冲洗后进行冷冻干燥，然后在N₂气氛中进行高温炭化处理得到所述用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球。本发明提供的用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球成本低廉，通过氮掺杂改性，负载Sn/Cu活性金属，脱除效率高。

技术领域

本发明涉及天然气处理领域，尤其涉及一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球及其制备方法。

背景技术

天然气因其具有高效和环保等特点，近年来正在加速发展以满足可持续发展对清洁能源日益增长的需求。然而绝大部分开采出的天然气中往往存在一定量的酸性气体(H₂S和COS等)和汞。其中，COS如果不进行处理会导致输送管道的腐蚀和天然气催化加工中的催化剂中毒。天然气中汞主要以HgO形式存在，HgO的积累很容易通过汞齐腐蚀和液态金属脆化机制腐蚀铝换热器，导致工厂发生故障和事故。

天然气的脱硫方法可分为干法和湿法两种。但是湿法脱硫具有形成的脱硫剂废液要处理、需要的能耗多、操作难度大、投资高、工艺十分繁琐的缺点。干法脱硫工艺是指利用活性炭、分子筛、金属氧化物和金属有机骨架材料(MOFs)等物质，通过对天然气中的硫化物进行物理吸附或化学反应从而达到脱除目的的方法。与湿法脱硫相比较，干法脱硫工艺具有投资低、撬装化程度高、占地面积小、操作弹性大、能耗小等优点，更适用于天然气中气态硫的深度脱除。对于HgO的脱除，目前主要的方法是吸附直接脱除和氧化间接脱除。HgO的氧化间接脱除的方法是将HgO氧化成氧化态汞脱除，HgO氧化间接脱除催化剂主要分为分子筛催化剂、金属氧化物催化剂和金属催化剂。

然而，目前关于天然气脱除COS及Hg元素的研究主要是通过不同的催化剂对单种物质进行脱除并且各自的催化剂也都存在相应的缺点。例如申请号CN201610777977.3公开了一种氧化铁精脱硫剂及其制备与应用方法，该脱硫剂脱硫精度及硫容高，该精脱硫剂生产工艺简单，但该脱硫剂不具有良好可再生性能且不适用高空速条件。申请号CN201710816125.5公开了一种天然气脱汞吸附剂及制备方法，其组成为Al₂O₃质量分数为82％-95％，硫质量分数为4％-12％，硫化铜质量分数为1％-6％。目前开发天然气中的硫和汞联合脱除是进行污染物控制的发展趋势，具有很高的研究价值。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球。

本发明的第二目的在于提供一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球的制备方法。

为实现以上目的，特采用以下技术方案：

一种用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球，包括核层和壳层；

所述核层包括Sn-Cu活性金属，所述壳层包括以海藻酸钠为原料制备的氮掺杂碳气凝胶。

一种所述的用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球的制备方法，包括：

将海藻酸钠完全溶解于去离子水中，加入含氮交联剂、Sn⁴⁺盐、Cu²⁺盐后搅拌混合形成水凝胶微球；

将所述水凝胶微球用去离子水冲洗后放入冷冻干燥机进行冷冻干燥，然后在N₂气氛中进行高温炭化处理得到所述用于吸附羰基硫和汞的碳气凝胶微球。