Адсорбент десульфурации оксида цинка

Удаление сероводорода с помощью адсорбента ZnO

В природном газе присутствует процентное содержание сероводорода, что может отрицательно сказаться на работоспособности загружаемых в реактор катализаторов при производстве химических удобрений и других производствах, снизить активность катализаторов в процессе эксплуатации; так как он легко адсорбируется металлическим никелем и занимает активные центры катализатора. Следовательно, для устранения сероводорода из исходного сырья в промышленности необходимо принять некоторые меры. Вы должны иметь в виду, что большие объемы производятся в газовой и нефтяной промышленности. Сероводород представляет собой бесцветный газ без запаха, очень опасный, токсичный и едкий. При бурении нефтяных и газовых скважин этот газ может проникать в буровые растворы, поэтому для сохранения здоровья горняков, предотвращения коррозии трубопроводов, оборудования и снижения загрязнения окружающей среды этот опасный газ необходимо удалять. Запах 0,002 мг/л H2S в свежем воздухе совершенно ощутим и является основным источником загрязнения воздуха. Однако человеческое обоняние быстро устает и может не предупредить о более высоких концентрациях. Это приведет к коме и даже смерти от дыхательной недостаточности. Согласно международным экологическим нормам, H2S в кислых газах должен быть устранен перед выбросом в атмосферу

Существует несколько химических методов удаления сероводорода, таких как фосфатные методы, оксид железа, гидроксид, абсорбция активированным углем, молекулярный скрининг и метод оксида цинка. Среди всех этих методов использование катализатора ZnO для удаления соединений серы, особенно H2S, оказалось более эффективным. После реакции наночастицы ZnO могут быть переработаны и повторно использованы без потери внешнего вида, что делает этот процесс экономически эффективным и, следовательно, экологически безопасным.

Smart Catalyst, производитель абсорбента оксида цинка (ZnO)

Катализатор на основе оксида цинка состоит из смеси ZnO и оксида алюминия в качестве связующего (связующее вещество, клей). ZnO содержит большое количество металлического цинка (80%), и его кинетика реакции и адсорбционная способность хорошо предсказуемы. Этот катализатор считается подходящим кандидатом, так как он легко доступен по сравнению с другими адсорбентами, такими как молекулярные отсевки или оксид цинка-титана. Абсорбция H2S ZnO (реакция оксида цинка с сероводородом) во время процесса десульфурации фактически контролируется следующей реакцией, в результате которой образуется инертный нерастворимый сульфид цинка.

ZnO + H2S → ZnS + H2O

Наночастицы ZnO имеют большую площадь поверхности и высокую поверхностную активность. Эти важные ключевые особенности обеспечивают широкий спектр потенциальных применений в различных отраслях промышленности. Степень удаления H2S оксидом цинка выше, чем оксидом железа. Это связано с термодинамическими проблемами при сульфидировании. Эффективность и производительность катализатора зависят от химической реакции между катализатором и сероводородом с образованием сульфида цинка. Кроме того, количество сероводорода, поглощенного оксидом цинка, зависит от его количества в сырье и количества субстрата, содержащего ZnO.

Стоит отметить, что метод десульфурации оксида цинка (форма полого окна катализатора) имеет преимущества перед традиционным методом, так как отверстия в поверхности катализатора поглощают серу изнутри и снаружи одновременно, не влияя на мощность катализатора.

Наиболее распространенные способы получения адсорбента оксида цинка

Для получения катализаторов ZnO использовались различные методы, но наиболее распространенными являются термические и химические.

• Термические методы

Термический метод предполагает сжигание металлического цинка с воздухом, при котором получается ZnO площадью 10 квадратных метров на грамм. Хамас и др. из термообработанного оксида цинка приготовили катализатор на основе оксида цинка, затем смешали ZnO чистотой 95% с глиноземом и водой и сформировали его. В последующем его сушили при температуре 150-130°С и прокаливали в течение 2 часов при температуре 700°С. После выполнения всех этих процедур его работоспособность составила около 90%.

• Химический метод

Здесь химический метод фактически является осадочным методом. Катализатор ZnO образуется путем осаждения цинка из его солей (соли цинка) с последующей сушкой и прокаливанием осадков, проводимых при температуре 300-350°С.

Недостатки адсорбента оксида цинка

• Восстановление ZnO в процессе (например, в процессе производства синтез-газа). Причина, испарение цинка при температурах выше 600°С, приводящее к потере адсорбента и часто снижающее способность удаления.
• Образование сульфата в процессе десульфурации

Для достижения этой цели можно использовать легирование цинка такими металлами, как Co, Mn и Cu, чтобы повысить его стабильность и производительность. Кроме того, для достижения стабильности можно использовать основы Al2O3 или TiO2. Чтобы предотвратить образование сульфата, следует избегать контакта водяного пара с ZnS, потому что, когда кислород, необходимый для этой реакции, поступает из водяного пара, он образует сульфат.