氧化铁常温脱硫技术的发展和工业应用

随着石油、化学工业的飞速发展,天然气、石油加工副产气、焦炉气、煤气等被越来越多地用作化学工业的原料。通常,这些气体中都含有一定数量的硫及其化合物,它们的存在可以引起设备和输气管路腐蚀、催化剂中毒、对后续工艺产生不良影响进而直接影响产品质量。其燃烧产物和工业装置驰放气排入大气危害人体健康、污染环境。因此,脱除各种工业原料气中硫化物愈来愈重要,其中主要的又是硫化氢的脱除。近几十年来,国内外对脱硫问题给予了很大的重视,开发出了许多不同脱硫方法与工艺。
脱硫方法发展到目前已有50余种,这些方法可分为两大类,即干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫主要包括氧化铁法、活性炭法、氧化锌法、氧化锰法、膜分离法、分子筛法等。干法脱硫由于具有工艺简单,操作平稳、脱硫精度高等优点已被各原料气的大中小型氮肥厂、甲醇厂、城市煤气厂、石油化工厂等采用,对天然气、半水煤气、变换气、碳化气,各种燃料气进行脱硫,都收到了良好的效果。其中氧化铁脱硫剂是一种廉价又高效高硫容的脱硫剂,其活性组分主要是铁的氧化物,用途宽泛。
实际上,铁的氧化物,特别是水合氧化铁,用于常温脱硫已有上百年历史。国内外在对脱硫剂的研究结果表明,常温下α - FeOOH、γ- FeOOH、γ- Fe2O3、α- Fe2O3对H2S均有较强的吸附能力,可以认为,他们都是活性铁。但并不是各种形态的Fe2O3都具有脱硫性能。例如β- Fe2O3就不具有脱硫活性,换句话说,即使脱硫剂中Fe2O3含量很高,活性铁的含量也不一定高。因此,影响脱硫剂活性的因素首先取决于其化学成分中“活性铁”含量的多少,其次是某些物理性能(如比表面积、孔道) 的好坏。
常规氧化铁脱硫剂普遍存在气体停留时间长,高空速下脱硫精度差、硫容量再生降幅过大,再生周期较短,对CO2等酸性气体敏感等问题。这是因为氧化铁脱硫剂脱硫本质是硫原子取代氧原子,而硫原子又比氧原子大很多,如果体相孔径过小会导致孔道内部反应容易被阻滞,影响脱硫活性和硫容,所以均匀的大孔体相可以提高氧化铁脱硫剂性能。
武汉科林化工针对普通氧化铁脱硫剂工作硫容低、脱硫精度差的问题,开发了W702系列复合氧化物精脱硫剂,主要组分为活性氧化铁,同时加入多种复合金属氧化物和助剂来提高脱硫剂的比表面积和孔径,具有脱硫精度高、硫容大,强度高,耐水性好的特点,常温硫容≥20%,适用于各种化工原料气及炼油厂天然气、液化气、丙烯、石脑油、汽油等无氧气氛条件下硫含量高、铜片腐蚀不合格情况,在中石油、中石化及中海油多个项目得到成功应用。
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