[發(fā)明專利]氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及制備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810054857.6
• 申請(qǐng)日: 2008-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN101260323A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝克昌;郭波;常麗萍;李凡;苗茂謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C10K1/20
• 分類號(hào): C10K1/20
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司
• 代理人: 龐建英

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及制備屬于氣體凈化及催化劑制備領(lǐng)域，涉及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)、燃料電池發(fā)電技術(shù)以及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的高溫煤氣凈化劑以及以煤、石油、天然氣為原料制備的強(qiáng)還原性化工原料氣的脫硫凈化劑的制備方法。

二、背景技術(shù)

煤炭是我國最主要的能源資源，在國內(nèi)化石能源探明儲(chǔ)量中，煤炭占92.7％。煤轉(zhuǎn)化為電能是煤炭利用的主要手段，但目前世界范圍內(nèi)燃煤發(fā)電普遍存在高消耗和環(huán)境污染等問題，而采用煤氣化發(fā)電如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)技術(shù)和多聯(lián)產(chǎn)方式，則可以達(dá)到煤炭資源價(jià)值利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，實(shí)現(xiàn)污染物低排放或無排放，滿足煤炭資源利用的環(huán)境最友好。煤氣凈化是IGCC和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要任務(wù)是除塵、脫硫、去除其他污染物。煤氣化后的粗煤氣中含有固體粉塵、硫化物、氮化物(如NH₃)及氣態(tài)堿金屬等污染物，其中的硫化物若帶入后續(xù)系統(tǒng)，不僅會(huì)腐蝕設(shè)備，導(dǎo)致合成催化劑中毒，而且排出的廢氣還會(huì)污染環(huán)境，因此對(duì)煤氣進(jìn)行凈化脫硫十分關(guān)鍵。高溫煤氣熱脫硫被公認(rèn)為是最先進(jìn)的脫硫方法。與傳統(tǒng)的常溫濕法脫硫相比較，高溫干法煤氣脫硫是直接在高溫下將硫脫除，然后凈化后的煤氣以較高的溫度進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，省去了冷卻和加熱等熱交換過程以及昂貴的廢水處理過程，充分利用煤的顯熱和潛熱，使整個(gè)系統(tǒng)的熱效率大大提高，并使硫回收彈性大，便于生產(chǎn)副產(chǎn)品硫磺或硫酸。高溫煤氣干法脫硫技術(shù)的研究已有近三十年的歷史，但在其工業(yè)化的進(jìn)程中，仍存在有許多問題。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及制備，目的在于針對(duì)目前高溫煤氣脫硫主要存在的循環(huán)穩(wěn)定性差、再生困難等問題，提供一種機(jī)械強(qiáng)度高、抗粉化、脫硫效率高，易再生，且再生可生成單質(zhì)硫的高溫煤氣脫硫劑及其簡(jiǎn)單的制備方法。

本發(fā)明一種氧化鈰高溫煤氣脫硫劑，其特征在于以由熱解硝酸鈰制得的活性氧化鈰為主要活性成分，添加以膨潤土、磚瓦土等含有不同硅鋁比的層狀化合物為粘合劑和以淀粉或木質(zhì)素為造孔劑制成的一種氧化鈰高溫煤氣脫硫劑，其組分含量為50～70wt％，SiO₂15～25wt％，Al₂O₃3～10％，其余為微量的氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和氧化鈦。

上述的一種氧化鈰高溫煤氣脫硫劑的制備方法，其特征在于：

I、活性組分氧化鈰經(jīng)由熱解硝酸鈰制得，即硝酸鈰鹽在340～360℃下熱解，保溫時(shí)間14～16小時(shí)，冷卻至室溫；

II、粘合劑為膨潤土、磚瓦土等硅鋁比范圍在1.0～22.0的層狀化合物；

III、造孔劑為淀粉或木質(zhì)素；

IV、將上述制得的活性氧化鈰(50～70wt％)，粘合劑(20～40wt％)，造孔劑(3～10wt％)經(jīng)研磨、完全混勻，加適量水捏合，用擠條機(jī)擠壓制成圓柱型(φ3～5mm)的脫硫劑，自然風(fēng)干至室溫在95～100℃下烘干5～8小時(shí)，然后放入馬弗爐中于550～800℃下，煅燒4～6小時(shí)，最后再經(jīng)淬冷或自然冷卻制成。

V、制成的氧化鈰高溫煤氣脫硫劑的活性評(píng)價(jià)是在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)徑20mm，脫硫劑為φ3～5mm的正圓柱形，床層反應(yīng)溫度700～800℃，空速1500h^-1，反應(yīng)氣體中含39％H₂，進(jìn)口H₂S濃度為10000ppm，N₂作為平衡氣。

本發(fā)明氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及制備優(yōu)點(diǎn)在于：是一種機(jī)械強(qiáng)度高、抗粉化、脫硫精度高，再生可生成單質(zhì)硫，且制備方法簡(jiǎn)單的高溫煤氣脫硫劑。該脫硫劑可用于IGCC、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以及燃料電池發(fā)電技術(shù)中的強(qiáng)還原性煤氣的高溫凈化脫硫及合成氨、合成醇、F-T合成油等C1化學(xué)和其它化工領(lǐng)域強(qiáng)還原性原料氣的凈化脫硫。

四、附圖說明

圖1為氧化鈰高溫煤氣脫硫劑在固定床中硫化的預(yù)穿透曲線。

圖中標(biāo)號(hào)為：t——硫化預(yù)穿透時(shí)間(小時(shí))；

????????????C——出口H₂S濃度(ppm)。

五、具體實(shí)施方式

實(shí)施方式一：

按前面所述的氧化鈰高溫煤氣脫硫劑的制備方法，稱取制備的活性氧化鈰1000g，結(jié)構(gòu)助劑分別采用膨潤土、磚瓦土和硅藻土540g，淀粉150g，經(jīng)混勻后，加入100ml水捏合，室溫放置2小時(shí)，用擠條機(jī)制成圓柱型(φ3mm)脫硫劑，經(jīng)烘干或風(fēng)干后，在750℃下煅燒4小時(shí)，自然冷卻制成脫硫劑。煅燒前后脫硫劑的比表面積和孔容見表1。