[發明專利]一種鐵酸鋅脫硫劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110452986.2
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103184079A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 王立賢
• 申請（專利權）人: 北京三聚環保新材料股份有限公司
• 主分類號: C10K1/20
• 分類號: C10K1/20
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本發明涉及一種鐵酸鋅脫硫劑及其制備方法，屬于脫硫劑技術領域。

背景技術

煤炭潔凈利用在世界經濟發展中非常重要，而煤氣化聯合循環發電技術(簡稱IGCC)以其大于40％的發電效率更引起人們極大關注。然而煤氣中存在的H₂S、COS、NH₃、HCl、HF和堿金屬等污染物不僅會造成環境污染，而且也會造成對設備的嚴重腐蝕，降低了設備的使用壽命，因此煤氣凈化是實現IGCC工程的關鍵環節之一。

煤氣凈化主要包括脫硫、除塵兩個階段，其中煤氣脫硫凈化階段通常是指對煤氣化產生的高溫煤氣(指溫度為400℃～700℃的煤氣)的脫硫凈化。高溫煤氣脫硫可以采用濕法脫硫和干法脫硫。濕法脫硫雖技術成熟，但需將高溫煤氣降至常溫下才可進行，這樣不僅會浪費煤氣中的顯熱，且需增設換熱設備，導致設備投資增大的問題。為了解決濕法脫硫產生的技術問題，現有技術中開發了干法脫硫，干法脫硫可以在高溫下進行；同濕法脫硫相比，干法脫硫具有很多優點，例如可回收煤氣中的顯熱；省去熱交換裝置，減少設備投資，降低發電成本；干法脫硫硫回收彈性大，可視市場供需情況，生產硫磺或硫酸；煤氣中的焦油等雜質不因冷凝而堵塞系統。

由于干法脫硫具有上述很多優點，人們開始對干法脫硫的脫硫劑進行深入研究。Phillip等通過對元素周期表中各元素的分析，列出了可能用于高溫煤氣干法脫硫的28種金屬元素。經過研究與篩選，可作為干法脫硫劑使用的元素達十多種，能滿足脫硫基本要求的主要有11種金屬氧化物，這些元素即Zn、Fe、Cu、Ca、Co、Cd、Mo、Pb、W、V、Ba和Mn。這些金屬氧化物可在350℃～1200℃下作為脫硫劑進行干法脫硫。

隨著干法脫硫技術的進一步發展，人們研究發現單一金屬氧化物的脫硫劑各有優缺點，例如氧化鐵硫容大，但脫硫精度低，易粉化，再生過程中易于燒結；氧化鋅脫硫精度高，最佳脫硫溫度為500～750℃，但溫度過高氧化鋅易被還原成單質鋅而失去脫硫活性，溫度過低氧化鋅則容易與H₂S反應生成ZnS，ZnS覆蓋在脫硫劑表面，阻止了H₂S分子與氧化鋅的直接接觸，從而影響了脫硫效率。

為了解決上述技術問題，脫硫劑已從單金屬氧化物轉移到復合金屬氧化物上，而鐵酸鋅脫硫劑作為一種復合金屬氧化劑脫硫劑，具有良好的脫硫效果；諸如，歐洲專利文獻EP2174710A1就公開了一種基于鐵酸鋅的固體在含氧原料深度脫硫的方法中的應用，該專利中所述的脫硫劑包含鐵氧化物或鋅氧化物和多于20wt％的鐵酸鋅，其中鐵酸鋅的用量優選為50wt％，更優選為80wt％，還更優選大于98wt％。所述的脫硫劑在氫氣存在下在200～400℃下對含氧化合物、含烴化合物和有機含硫化合物原料進行脫硫。另外，該專利中還公開了所述脫硫劑中鐵酸鋅的制備方法，是將硝酸鋅、硝酸鐵的水溶液和作為堿化劑的氨水溶液混合，進行沉淀反應制備得到的。

此外，中國專利文獻CN101440313A也公開了一種中、高溫煤氣抗粉化的鐵酸鋅脫硫劑及其制備方法，主要是用鐵和鋅的硝酸鹽飽和溶液與氨水在一定溫度和pH條件下進行共沉淀制備鐵酸鋅，以鐵酸鋅為活性組分，粘土、造孔劑為助劑在600～800℃下焙燒制備脫硫劑，其各組分重量百分比為鐵酸鋅50～65wt％，粘土15～30wt％，造孔劑6～12wt％，潤滑劑0.1～0.3wt％的脫硫劑。

上述技術中，制備得到的鐵酸鋅脫硫劑硫容較低，其僅適用于進口H₂S濃度為2000～3000ppm的煤氣脫硫，但是硫容也只能達到30％，而對于H₂S濃度大于5000ppm的煤氣脫硫則脫硫效果甚微。

并且該方法制備得到的鐵酸鋅脫硫劑中含有較多游離的氧化鋅和氧化鐵，而脫硫劑中殘留的硫在再生時容易生成二氧化硫和三氧化硫等硫的氧化物。再生時，鐵酸鋅脫硫劑中游離的氧化鋅很容易與三氧化硫等生成硫酸鋅，降低了再生的鐵酸鋅脫硫劑中活性組分的含量，影響再生脫硫劑的脫硫效果。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是現有技術中制備得到的鐵酸鋅脫硫劑的硫容較低，不適用于H₂S濃度大于5000ppm的煤氣脫硫，進而提供一種可用于制備高硫容、適用于H₂S濃度大于5000ppm的脫硫環境的鐵酸鋅脫硫劑的原料組成。