一種脫硫劑的製備方法
2023-04-30 10:40:11 1
一種脫硫劑的製備方法
【專利摘要】本發明屬於材料化學、氣體分離或淨化等領域，涉及高效脫硫劑的新型製備方法。採用超聲協同方法製備負載型脫硫劑，將正矽酸乙酯溶於醇類的混合溶液中，攪拌加熱正矽酸乙酯與醇類的混合溶液質量比在0.1~1：1，加熱溫度在50℃~100℃；加入Na2CO3於上述溶液中，繼續機械攪拌，開啟超聲輻照裝置，再加入蒸餾水，反應溫度為50℃~100℃，反應時間控制在1~10h的條件下，生成透明的膠狀物，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化後，即得目標脫硫劑。採用本發明的超聲製備負載型脫硫劑的製備方法，能夠製備比表面積大，活性高，脫硫性能好，且循環利用次數多的優異脫硫劑，有利於燃燒後幹法脫硫的研究和應用的需要。
【專利說明】一種脫硫劑的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲協同製備負載型脫硫劑的方法，屬於材料化學、氣體分離或淨化等領域。
【背景技術】
[0002]大氣中SO2的排放主要來自化石燃料的燃燒。煤燃燒釋放出的SO2佔總排放量的三分之二，因而在燃煤過程中，SO2控制是能源工業中非常重要的問題。
[0003]煙氣脫硫(FGD)作為燃燒後脫硫的最主要方式是目前世界上應用得最廣和最有效的控制SO2排放的技術。使用可再生吸附劑不但可將硫回收成硫酸或硫磺等易出售產品，而且具有高脫硫效率和同時脫除氮氧化物的性能。
[0004]目前，燃煤鍋爐安裝煙氣脫硫裝置是降低SO2排放最有效的途徑之一，脫硫裝置可分為幹法、半乾法、溼法。
[0005]幹法煙氣脫硫是指應用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑來脫除煙氣中的S02。它的優點是工藝過程簡單，無汙水、汙酸處理問題，能耗低，特別是淨化後煙氣溫度較高，有利於煙?排氣擴散，不會產生「白煙」現象，淨化後的煙氣不需要二次加熱，腐蝕性小；其缺點是脫硫效率較低，設備龐大、投資大、佔地面積大，操作技術要求高，現行工藝中較為廣泛採用的能同時脫硫脫氮的可再生吸附劑體系主要有活性焦碳、Na2CO3Al2O3和CuCVAl2O3等三種。以Na2CO3為吸附劑，可同時高效脫除煙氣中的SO2汙染物，國外已經實現了工業化應用。同國內普遍採用的溼法脫硫技術相比，該過程具有無需處理淤泥和廢水、對多種燃料具有良好兼容性等優點。
[0006]超聲波是一種在媒介中傳播的彈性機械波，頻率一般為20 kHz~2 MHz。超聲對有機化學的促進作用越來越受到人們的關注，它為化學工作者提供了一條能夠把能量引人到分子中的不同尋常的途徑和方法，它能改進化學反應條件，縮短反應時間，改變化合物晶體的表面形貌，並能夠提高反應產率和選擇性。
[0007]CN201110304936.X介紹了將丙氨酸溶液負載在Y-Al2O3上，浸潰後，靜置乾燥，得到高效吸附脫硫劑。CN200510047541.0介紹了一種負載活性炭的製備方法，以活性炭為載體，添加組分用浸潰法負載到活性炭載體上，添加的組分分布在活性炭絕大部分孔道表面上。「MgAlFe複合氧化物氧化吸附SO2的性質」研究發現該吸附劑可循環利用10次，是一種循環利用脫除SO2的催化材料。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是針對目前固體脫硫劑比表面積小，吸附效果差，循環利用次數少，造成原料浪費，增加脫硫劑成本等問題，旨在製備具有高吸附能力、脫硫性能優異、且可以循環多次使用的脫硫催化劑。
[0009]本發明的主要技術方案:高效脫硫劑的新型製備方法，其特徵是包括以下步驟:
(I)將正矽酸乙酯溶於醇類的混合溶液中，攪拌並加熱，加熱溫度在50 0C ^lOO V ;(2)加入Na2CO3於上述溶液中，繼續機械攪拌；
(3)開啟超聲輻照裝置，再加入蒸餾水。
[0010](4)溫度為50 0C ^lOO °C下反應fio h，生成透明的膠狀物，此時，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化後，即得目標脫硫劑。
[0011]一般地，本發明方法步驟(1)中正矽酸乙酯與醇類的混合溶液質量比在0.1-1:1，加熱溫度60 V~80 V。
[0012]所述的醇類的混合溶液為乙醇、丙醇、乙二醇中的任意兩種或三種。
[0013]所述步驟(2)中機械攪拌為槳式或磁力攪拌。
[0014]所述步驟(3)中所用的超聲輻照裝置包括超聲發生器和超聲換能器；所述的超聲發生器為探頭式或者槽式，超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器。
[0015]所述步驟(3)所用的超聲頻率為頻率10~100 kHz的任一低頻超聲；超聲聲強為
0.01 W.CnT2~10 W.π2，優選超聲頻率為10 kHz~40 kHz，超聲輻照時間為3~10 h ;超聲連續處理過程，採用超聲聲強0.01 W.m_2~10.0 W.m_2。
[0016]所述步驟(4)中優選反應溫度60 0C ^80 °C。
[0017]採用本發明的超聲製備負載型脫硫劑的製備方法，能夠製備比表面積大，活性高，脫硫性能好，且循環利用次數多的優異脫硫劑，有利於燃燒後幹法脫硫的研究和應用的需要。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實例進一步說明本發明的特點，但本專利的保護範圍並不受實施例的限制。
[0019]實施例1
將34.65 g正矽酸乙酯溶於20.65 g乙二醇與20.00 g乙醇的混合溶液中，攪拌並加熱至80 °C，加入2 g Na2CO3於上述溶液中，繼續攪拌30 min，開啟20 kHz探頭式超聲連續處理，換能器為壓電陶瓷超聲波換能器，超聲聲強為0.3 W/cm2，再加入60.00 g乙醇和15.00g蒸餾水。80 °C下保持8 h，生成透明的膠狀物，此時，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化24h，即得白色片狀目標產物，測定此脫硫劑的比表面積為216.31 m2/g。
[0020]實施例2
將34.65 g正矽酸乙酯溶於20.65 g乙二醇與20.00 g乙醇的混合溶液中，攪拌並加熱至80 °C，加入2 g Na2CO3於上述溶液中，繼續攪拌30 min，開啟20 kHz探頭式超聲，連續處理，換能器為壓電陶瓷超聲波換能器，超聲聲強為1.0 W/cm2，再加入60.00 g乙醇和15.00 g蒸餾水。80 °C下保持8 h，生成透明的膠狀物，此時，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化24 h，即得白色粉末目標產物，測定此脫硫劑的比表面積為255.46 m2/g。
[0021]實施例3
將34.65 g正矽酸乙酯溶於20.65 g乙二醇與20.00 g乙醇的混合溶液中，攪拌並加熱至80 °C，加入2 g Na2CO3於上述溶液中，繼續攪拌30 min，開啟40 kHz槽式超聲，連續處理，換能器為壓電陶瓷超聲波換能器，超聲聲強為6.0 W/cm2，再加入60.00 g乙醇和15.00g蒸餾水。80 °C下保持8 h，生成透明的膠狀物，此時，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化24h，即得白色粉末目標產物，測定此脫硫劑的比表面積為200.18 m2/g。
[0022]實施例4
將34.65 g正矽酸乙酯溶於20.65 g乙二醇與20.00 g乙醇的混合溶液中，攪拌並加熱至80 °C，加入2 g Na2CO3於上述溶液中，繼續攪拌30 min，開啟40 kHz槽式超聲，連續處理，換能器為磁致伸縮超聲波換能器，超聲聲強為1.0 W/cm2，再加入60.00 g乙醇和15.00g蒸餾水。80 °C下保持8 h，生成透明的膠狀物，此時，關閉超聲，膠狀物在室溫下老化24h，即得白色粉末目標產物，測定此脫硫劑的比表面積為202.13 m2/g。
【權利要求】
1.一種脫硫劑的製備方法，其特徵是包括以下步驟: 將正矽酸乙酯溶於醇類的混合溶液中，攪拌並加熱,加入Na2CO3，繼續攪拌；開啟超聲輻照裝置，再加入蒸餾水，反應廣10 h，關閉超聲，生成物在室溫下老化後，即得目標脫硫劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所用的超聲輻照裝置由超聲發生器和超聲換能器組成。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的超聲發生器為探頭式或者槽式。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器。
5.根據權利要求f4所述的方法之一，其特徵在於所用的超聲頻率為頻率10~IOOkHz的任一低頻超聲；超聲聲強為0.01 W.CnT2~10 W.m-2，超聲輻照時間為3~10 h。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所用的超聲頻率為10kHz~40 kHz。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於醇類的混合溶液為乙醇、丙醇、乙二醇中的任意兩種或二種。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於正矽酸乙酯與醇類的混合溶液質量比在0.1~1:1。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於反應溫度為600C^SO °C。
【文檔編號】B01D53/86GK103769054SQ201210402045
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月22日 優先權日:2012年10月22日
【發明者】毛松柏, 陳曦, 江洋洋 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院