[發明專利]一種高效多孔氧化鐵脫硫劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210148288.8
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN103418233B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 劉欣梅;孟欣;閻子峰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D53/82
• 分類號: B01D53/82;B01D53/52
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及一種氧化鐵脫硫劑的制備方法，屬于材料合成技術領域，所制備的脫硫劑用于硫化氫等惡臭性典型廢氣的凈化。

背景技術

工業廢氣污染，特別是一些有毒有害的惡臭性廢氣排放，已成為我國經濟發展與社會進步、建立和諧社會面臨的巨大障礙。石油煉制與化工、化學制藥等有機化工工業迅速發展的同時，也向大氣中排放了大量有機、無機廢氣，對環境造成嚴重影響，其中以帶有惡臭氣味的酸性廢氣影響最為突出。含硫酸性惡臭氣體不僅對生態環境造成嚴重影響，而且對人體健康具有極大的危害，會使中樞神經產生障礙、病變，引起慢性病、急性病和死亡。同時，這些含硫酸性惡臭氣體還會引起設備和管路腐蝕、催化劑中毒，甚至更嚴重地威脅人身安全，屬于必須消除或控制的環境污染物之一。目前國內外脫硫方法主要有干法和濕法兩大類。濕法脫硫一般用于高含硫氣體粗脫；干法技術通常用于低含硫氣體處理，特別是氣體精脫硫。國內使用的干法脫硫劑以氧化鐵、氧化鋅、活性炭為主。其中，氧化鐵脫硫劑作為一種傳統的氣體凈化材料，以其資源豐富、價格低廉等優勢而廣泛應用于天然氣、液化石油氣、以及工業廢氣中硫化物的脫除。氧化鐵以其硫容大、價格低、可在常溫下空氣再生，尤其是可以在無氧條件下脫除氣源中的硫化氫等特點，常常被用作常溫脫硫劑。

工業最早使用的氧化鐵脫硫劑為沼鐵礦和人工氧化鐵，為增加其孔隙率，脫硫劑以木屑為填充料，再噴灑適量的水和少量熟石灰，反復翻曬制成，其pH值一般為8-9左右，該種脫硫劑脫硫效率較低，必須塔外再生，再生困難。目前常用的制備氧化鐵脫硫劑的原料有：天然沼鐵礦、人工氧化鐵、顏料廠和硫酸廠的下腳鐵泥、鋼鐵廠的紅泥等，制備方法主要有以下幾種：(1)采用純的水合氧化鐵加上成型劑及造孔劑而成的，此種氧化鐵脫硫劑所采用的是純的水合氧化鐵，而純的水合氧化鐵的生產工藝極其復雜和繁瑣，雖然此法生產的脫硫劑水合氧化鐵含量高，但成本也較高，目前使用此方法生產脫硫劑的廠家并不多。(2)采用硫酸亞鐵與堿性物質加上成型劑及造孔劑而制成的脫硫劑。此種方法生產的脫硫劑由于原材料價格低廉，目前運用此法生產脫硫劑的廠家較多，但是水合氧化鐵的含量較低，硫容小，且再生周期短，機械強度較低，耐水性差，提高了脫硫成本。(3)以天然鐵礦為原料，經破碎、烘干及球磨后，加入MgO、ZnO等助劑并與水混合，然后壓片或擠條成型，烘干后即為脫硫劑成品。此法受到原料產地的限制，不能得到廣泛的應用。(4)以顏料廠和硫酸廠的下腳鐵泥或鋼鐵廠的紅泥等為原料，將鐵泥與一倍的木屑摻混，經人工涼曬氧化后，制成氧化鐵脫硫劑。該法制備的脫硫劑硫容較低，甚至經多次活化后也不能提高其硫容。

脫硫劑發展至今，常溫氧化鐵脫硫劑的制備主要以合成活性氧化鐵為主要路線。目前工業化的氧化鐵脫硫劑所使用的原料利用率較低，且呈現出硫容低、傳質速率慢、再生周期短的弊端。本研究采用固相反應結構導向法合成的多孔性氧化鐵脫硫劑，顯示出高硫容、高傳質速率的特性，且制備工藝簡單，大大彌補了目前工業氧化鐵脫硫劑制備過程中存在的原料利用率低，硫容小，再生周期短等問題。此外，值得說明的是在整個制備過程中除洗滌外其它合成過程沒有任何外加溶劑參與，大大減少了排放污水量和后續污水處理裝置的生產負荷。

發明內容

本發明旨在避免上述現有技術的不足之處而提供了一種高效多孔氧化鐵的制備方法，獲得具有高硫容、高傳質速率的脫硫劑。

本發明解決其技術問題是采用固相反應法，以Fe(NO₃)₃·9H₂O和強堿為主反應物，加入結構導向劑來實現，強堿選自KOH或NaOH，結構導向劑選自碳8－20的烷基溴化銨的陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑F-127或聚乙二醇，結構導向劑的加入量與Fe(NO₃)₃·9H₂O的摩爾比為0.08－0.16，具體按如下步驟：

(1)將Fe(NO₃)₃·9H₂O、結構導向劑分別在研缽中研細至100－200目，然后充分混合；

(2)將強堿（KOH或NaOH）顆粒研細至100－200目，然后與上一步驟中的混合物在劇烈攪拌下混合，在室溫下進行反應。強堿與Fe(NO₃)₃·9H₂O的摩爾比為2－5；

(3)將步驟(2)中所得產物用蒸餾水洗至pH=7，在100－110℃下干燥12小時；