氧化铁常温脱硫技术迭代:工业气源低成本净化路径解析

石油与化工产业快速发展,天然气、石化副产气、焦炉气、煤气等资源越来越多地作为化工生产原料投入使用。但这类工艺气源普遍携带硫及硫化物杂质,会造成管线设备腐蚀,还会引发催化剂中毒,干扰后续工艺运行,拉低成品品质。含硫废气直接排放还会危害人体健康,带来环境污染压力。因此,原料气中硫化物脱除成为化工生产必不可少的环节,其中硫化氢的脱除更是净化工作的重点。数十年间,国内外行业持续聚焦脱硫技术研究,衍生出种类繁多的脱硫工艺。

目前工业脱硫工艺已达 50 余种,整体划分为干法脱硫与湿法脱硫两大体系。干法脱硫包含氧化铁脱硫、活性炭脱硫、氧化锌脱硫、氧化锰、膜分离、分子筛等多条技术路线。凭借工艺流程简洁、运行工况稳定、脱硫精度突出等优势,干法脱硫被大量大中小型氮肥企业、甲醇工厂、城市煤气厂、石化企业选用,在天然气、半水煤气、变换气、各类燃料气净化场景均取得不错的应用效果。

氧化铁脱硫剂凭借成本低廉、硫容表现优异的特点得到大量应用,活性中心为铁的氧化物。氧化铁尤其是水合氧化铁应用于常温脱硫已有上百年发展历史。相关研究证实,常温条件下 αFeOOH、γFeOOH、γFe₂O₃、αFe₂O₃对硫化氢都具备较强吸附转化能力,属于有效活性铁组分。但并非所有氧化铁形态都拥有脱硫活性,βFe₂O₃几乎没有脱硫能力。这也说明,即便脱硫剂氧化铁总占比很高,活性铁占比未必理想。脱硫剂的使用效果,首先取决于活性铁组分含量,其次受比表面积、孔道结构等物理参数影响。

传统氧化铁脱硫剂在实际工况中仍存在不少短板。高空速条件下脱硫精度下降,需要更长的气体停留时间;再生之后硫容衰减幅度大,有效使用周期短,同时对二氧化碳等酸性气体较为敏感。从反应机理来看,氧化铁脱硫过程为硫原子置换氧原子,硫原子体积大于氧原子,如果材料本体孔径偏小,孔道内部反应容易被生成物阻滞,直接制约脱硫活性与实际硫容。由此可见,构建均匀发达的大孔结构,是提升氧化铁类脱硫剂综合性能的关键。

武汉科林化工集团有限公司开发 W702 复合氧化物精脱硫剂。产品以活性氧化铁为主要组分,复配多种金属氧化物与功能助剂,优化材料比表面积与孔道结构。产品机械强度高、耐水性能优良,常温工况下工作硫容不低于 20%。适合天然气、液化气、丙烯、石脑油、汽油等无氧环境,专门应对原料硫含量偏高、油品铜片腐蚀不达标的工况,该产品已经在中石油、中石化、中海油多个工程项目实现工业化落地。

除材料产品之外,企业配套完整工艺技术服务,可根据客户原料化验数据开展工况测算,定制装填工艺方案;在装填、装置开工关键阶段安排工程师驻场提供技术支持,为用户提供一站式气体净化解决方案。

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