[發(fā)明專利]一種鋯球載體的制備方法及其在錳基脫硫劑中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710565655.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN107213918B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紹榮;王連;侯兆雨;張廣君;王衛(wèi)杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/38
• 分類號(hào): B01J31/38;B01J32/00;B01D53/86;B01D53/52;C10K1/34
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明公開一種鋯球載體的制備方法及其在錳基脫硫劑中的應(yīng)用，制備以氧化鋯為載體支撐體，以聚醚砜為粘結(jié)劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，通過N?甲基吡咯烷酮與水的雙向取代，在水中濕法成型形成球體，高溫?zé)Y(jié)后形成多孔結(jié)構(gòu)的球狀耐磨載體，即為鋯球載體。本發(fā)明使用一種全新的載體制備方法，利用相轉(zhuǎn)化法制備出了一種多孔耐磨的球狀載體，適用于所有浸漬催化劑的制備，解決了常規(guī)粉體催化劑氣阻大，實(shí)驗(yàn)時(shí)被氣流吹掃帶走等問題；本發(fā)明以此載體制備高溫錳基脫硫劑，得到了高精可再生的脫硫劑，可用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)中除去H₂S，為能量利用效率高的SOFC的電場(chǎng)發(fā)電技術(shù)提供了技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋯球載體的制備方法及其在錳基脫硫劑中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)及其利用方式越來(lái)越難以適應(yīng)人類生存發(fā)展的需要。面對(duì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，世界各國(guó)都在致力于尋找能替代傳統(tǒng)能源利用模式的可持續(xù)發(fā)展能源利用新技術(shù)，以滿足不斷增長(zhǎng)的巨額能源耗費(fèi)的需要，同時(shí)又要達(dá)到減少污染，凈化環(huán)境的目的。

高效、合理地使用不可再生能源資源而又保持環(huán)境和生態(tài)平衡的基本途徑就是開發(fā)以這些資源為初級(jí)燃料的燃料電池技術(shù)。固體氧化物燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60％-80％，實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2-3倍。另外，它還具有燃料多樣化、排氣干凈、噪音低、對(duì)環(huán)境污染小、可靠性及維修性好等優(yōu)點(diǎn)。SOFC是一類高效的能量轉(zhuǎn)化裝置，但是由于目前SOFC還不能直接利用煤炭，只能利用潔凈燃料，而煤氣化是連接碳基燃料與SOFC的橋梁。

沒有脫硫環(huán)節(jié)的高溫煤氣中混雜有硫化氫為主的有害氣體，若不除去會(huì)造成下游的管道設(shè)備腐蝕，從而大大降低系統(tǒng)使用壽命，同時(shí)還會(huì)使固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極發(fā)生中毒而失活，導(dǎo)致電池性能大大下降。高溫煤氣脫硫技術(shù)與固體氧化物燃料電池(SOFC)的推廣使用緊密相關(guān)。找出一種能夠在SOFC工作范圍內(nèi)(800-1000℃)工作，并且將氣體中的硫含量脫除到9ppm以下的性能良好的脫硫劑，是碳基燃料固體氧化物燃料電池聯(lián)合發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

錳基脫硫劑非常適用于高溫煤氣脫硫。錳基脫硫劑的主要活性組分是MnO，其在高溫還原氣氛下仍能穩(wěn)定存在，熱力學(xué)研究表明其可在400-1000℃范圍內(nèi)使用，主要優(yōu)點(diǎn)是氧化錳與硫化氫反應(yīng)活性高；硫化反應(yīng)速度快，約是ZnO的4倍；熱穩(wěn)定性好；再生性能好。缺點(diǎn)是再生時(shí)容易形成硫酸鹽，低溫時(shí)脫硫精度不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種鋯球載體的制備方法，制得鋯球載體適用于所有浸漬催化劑的制備，解決了常規(guī)粉體催化劑氣阻大，實(shí)驗(yàn)時(shí)被氣流吹掃帶走等問題。

本發(fā)明的另一目的是鋯球載體在錳基脫硫劑中的應(yīng)用，得到了高精可再生的脫硫劑，可用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)中除去H₂S，為能量利用效率高的SOFC的電場(chǎng)發(fā)電技術(shù)提供了技術(shù)支持。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種鋯球載體的制備方法，以氧化鋯為載體支撐體，以聚醚砜為粘結(jié)劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，通過N-甲基吡咯烷酮與水的雙向取代，在水中濕法成型形成球體，高溫?zé)Y(jié)后形成多孔結(jié)構(gòu)的球狀耐磨載體，即為鋯球載體。

作為改進(jìn)，配制載體原料的組分總重量中，氧化鋯占比為71.9-77.33重量％，聚醚砜占比為2.71-3.36重量％，聚乙烯吡咯烷酮占比為1.01-1.28重量％，N-甲基吡咯烷酮占比為18.95-23.49重量％。

作為改進(jìn)，該鋯球載體的制備方法，具體包括以下步驟，

1)將配制好的載體漿料用行星球磨機(jī)以400r/min的速度球磨2-10個(gè)小時(shí)；