氧化錳基高溫煤氣脫硫劑及製備方法

2023-05-29 03:35:41 1

專利名稱：：氧化錳基高溫煤氣脫硫劑及製備方法
技術領域：
：-本發明涉及一種高溫煤氣脫硫劑及製備方法，特別是一種氧化錳基高溫煤氣脫硫劑及其製備方法。
背景技術：
：-煤炭是世界上最豐富的化石燃料資源，佔世界化石燃料儲量的92%，以煤為原料發電是煤炭最經濟利用的手段之一，現在成為研究熱點的整體煤氣化聯合循環發電(IGCC)和燃料電池發電技術是煤潔淨、高效利用的最佳途徑。我國是世界上最大煤炭生產國和煤炭消費國，煤炭消費量佔世界煤炭消費總量的近1/4。在全國一次能源消費總量中，煤炭消費約佔3/4。同時，我國也是焦炭大國之一，這也造成了每年會有大量的煤氣需要加以處理利用。因此提高能源利用效率和減少環境汙染是目前面臨的重要研究課題。煤氣化後的氣體中含有大量的硫化物，如H2S、COS(其中90n/。以上為H2S)。在高溫下，硫化氫氣體會腐蝕設備，並對環境造成不利影響。因此高溫脫硫關鍵在於脫除硫化氫。當前已經工業化應用的煤氣的淨化方法是低溫或常溫液體洗滌除去硫化氫。雖然溼法脫硫已工業化應用，但需將高溫煤氣降至常溫再除硫化氫，這樣不僅會浪費煤氣總的顯熱，還需增加換熱設備，這就降低了煤氣的經濟效益。幹法脫硫同溼法脫硫相比具有以下優點1)可回收高溫煤氣總佔熱值約15%20%的顯熱；2)省去了熱交換裝置，減少設備投資，降低生產成本；3)脫硫劑再生產物可視市場需求情況，生產硫化和硫酸；4)煤氣中焦油等雜誌不會因冷凝造成管路堵塞。因此，研究高溫煤氣幹法脫硫具有重要意義。二十多年來國內外對煤氣脫硫進行了深入研究，開發了一系列的脫硫劑，但由於脫硫劑存在高溫脫硫性能不佳、硫化過程穩定性差、脫硫精度低、易粉化、穿透硫容量低等技術問題導致高溫煤氣脫硫至今未能工業化應用
發明內容-本發明的目的之一在於克服現有技術中存在的問題提供一種氧化錳基高溫煤氣脫硫劑。本發明的目的之二在於提供該脫硫劑的製備方法。3為達到上述目的，本發明採用如下技術方案一種氧化錳基高溫煤氣脫硫劑，其特徵在於該脫硫劑的組成及質量百分含量為MnO8090(wt)%，Fe203715(wt)%，CaO35(wt)%，按上述成份的質量百分比的100%為基準，另加入28W(wt)的造孔劑，所述的造孔劑為澱粉或碳黑。一種上述氧化錳基高溫煤氣脫硫劑的製備方法，其特徵在於該方法的具體步驟為按上述的質量百分比，將碳酸錳、氧化鐵、氧化鈣、造孔劑及酒精經球磨機球磨完全均勻後，於10(TC下烘乾46小時，然後加入混合物質量的1535%的水，攪拌均勻後，將該粉體擠壓成型，晾乾後，然後在IO(TC下烘乾612小時，最後在6001200'C溫度範圍內焙燒1317小時，即得到氧化錳基高溫煤氣脫硫劑。本發明的脫硫劑的評價在固定床石英反應器內進行，石英管內徑為15mm，脫硫劑為O13mm圓柱型，床層反應溫度為80(TC，空速9462h"，模擬煤氣組成為H241.88%,C023.12%，CO7.32。/。,進口硫化氫濃度為3000ppm。當脫硫效率降低到85%時，即認為穿透，停止脫硫實驗。本發明製備的脫硫劑克服了現有技術中存在的高溫脫硫性能不佳的問題，且能夠提高脫硫劑的硫容量和脫硫精度。本發明高溫煤氣氧化錳基脫硫劑可用於整體煤氣化聯合循環發電(IGCC)和焦爐煤氣制氫技術中的高溫煤氣淨化以及石油、天然氣為原料製備的化工原料氣的脫硫淨化，具有價格低、脫硫精度高、硫容高及製備工藝簡單等優點。具體實施例方式下面結合實施例對本發明加以詳細描述。實施例一分別稱取10gFe2O3與CaO摩爾配比為1:1、2:1、1:2為粘結助劑的3、4、5號粉體，與90g的碳酸錳及5g造孔劑經球磨均勻後，然後放置於烘箱內(10(TC)烘乾46小時，然後加入混合物質量的1535%的水，再將粉體擠條成圓柱型(①l3mm)脫硫劑，自然晾乾24小時，再放入到10(TC的烘箱內烘乾6小時，最後放入馬弗爐中1050'C下焙燒1317小時，即得到不同Fe/Ca配比的高溫煤氣脫硫劑。實驗取2.0g將上述工藝製備的三種脫硫劑放置於固定反應床中進行脫硫評價，其脫硫性能如表1所示。由實驗結果得出粘結助劑中Fe203:CaO摩爾比為l:1的脫硫劑具有最佳脫硫性能，脫硫效率高達99.9%,穿透時間為410min。表l不同Fe/Ca配比脫硫劑的實驗結果tableseeoriginaldocumentpage5實施例二分別稱取7gFe203、3gCaO，90g碳酸錳、8g造孔劑經球磨均勻後，放置於烘箱內(10(TC)烘乾46小時，然後加入混合物質量的1535%的水，再將其擠條成圓柱型(O13mm)脫硫劑，自然晾乾24小時，然後再放入到IOO'C的烘箱內烘乾6小時，最後放入馬弗爐中1050'C下焙燒1317小時，即得到高溫煤氣脫硫劑。稱取上述方法製備的1.5g脫硫劑放置於脫硫評價裝置中，實驗用的石英管內徑為15mm,長為1000mm。硫化溫度為700°C，空速為9462h"，壓力為0.1MPa，硫化氫濃度為3000ppm，煤氣平均組成為H241.88%,C023.12%,CO7.32%,所有氣體均來自鋼瓶氣，經質量流量計後再混合，從反應器上端進入固定床反應器中。在70(TC的高溫下，上述方法製備的脫硫劑硫化性能與其他系列脫硫劑的對比列於表2。表2實驗結果對比(700°C)tableseeoriginaldocumentpage5由表2的實驗結果可知，氧化錳基脫硫劑具有穿透硫容量高、抗粉化性強、脫硫精度高等優點。權利要求1.一種氧化錳基高溫煤氣脫硫劑，其特徵在於該脫硫劑的組成及質量百分含量為MnO80～90)％，Fe2O37～15％，CaO3～5％，按上述成份的質量百分比的100％為基準，另加入5％的造孔劑，所述的造孔劑為澱粉或碳黑。2.—種根據權利要求1所述氧化錳基高溫煤氣脫硫劑的製備方法，其特徵在於該方法的具體步驟為按上述的質量百分比，將碳酸錳、氧化鐵、氧化鈣、造孔劑經球磨機球磨完全均勻後，於100'C下烘乾46小時，然後加入混合物質量的1535%的水，攪拌均勻後，將該粉體擠壓成型，晾乾後，然後在IO(TC下烘乾6小時，最後在一定的焙燒制度下在600120(TC範圍內焙燒1317小時，即得到氧化錳基高溫煤氣脫硫劑。全文摘要本發明涉及一種氧化錳基高溫煤氣脫硫劑及其製備方法。該脫硫劑的組成及質量百分含量為MnO80～90(wt)％，Fe2O37～15(wt)％，CaO3～5(wt)％，按上述成份的質量百分比的100％為基準，另加入5％的造孔劑，所述的造孔劑為澱粉或炭黑。本發明方法的具體步驟為按上述的質量百分比，將碳酸錳、氧化鐵、氧化鈣、造孔劑及酒精經球磨機球磨完全均勻後，再經烘乾、擠壓成型、高溫焙燒，即得到氧化錳基高溫煤氣脫硫劑。本發明製備的脫硫劑具有高溫脫硫性能好，穿透硫容量高和製備工藝簡單等特點。此脫硫劑可廣泛用於整體煤氣化聯合循環發電(IGCC)和焦爐煤氣制氫技術中的高溫煤氣脫硫以及石油、天然氣為原料製備的化工原料氣的脫硫。文檔編號C10K1/20GK101519608SQ20091004650公開日2009年9月2日申請日期2009年2月24日優先權日2009年2月24日發明者丁偉中,唐建春,張一帆,郭曙強,鮑國杭申請人:上海大學