專利名稱：：氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及制備的制作方法
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)，不僅會腐蝕設(shè)備，導(dǎo)致合成催化劑中毒，而且排出的廢氣還會污染環(huán)境，因此對煤氣進(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，目的在于針對目前高溫煤氣脫硫主要3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5070wt%，Si0215~25wt%，A12033~10%，其余為微量的氧化藥、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34036(TC下熱解，保溫時間14~16小時，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(<|)3~5mm)的脫硫劑，自然風(fēng)干至室溫在95100'C下烘干58小時，然后放入馬弗爐中于55080(TC下,煅燒4~6小時，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價是在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)徑20mm，脫硫劑為$3~5mm的正圓柱形，床層反應(yīng)溫度700800°C，空速1500h"，反應(yīng)氣體中含39。/。H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Cl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)號為t——硫化預(yù)穿透時間(小時)；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lOOOg，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，用擠條機(jī)制成圓柱型(4>3mm)脫硫劑，經(jīng)烘干或風(fēng)干后，在75(TC下煅燒4小時，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l。表1兩種不同硅鋁比的氧化鈰高溫煤氣脫硫劑煅燒前后的物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施方式二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，膨潤土540g，淀粉150g，經(jīng)混勻后，加入100ml水捏合，室溫放置2小時，用擠條機(jī)制成圓柱型(々3mm)脫硫劑，經(jīng)烘干或風(fēng)干后，選取煅燒溫度750°C、650'C和55(TC，分別在選取溫度下煅燒4小時，自然冷卻制成脫硫劑。不同煅燒溫度后的脫硫劑的機(jī)械強(qiáng)度見表2。表2不同煅燒溫度下鈰鐵高溫煤氣脫硫劑的機(jī)械強(qiáng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施方式二在固定床反應(yīng)器中，對750-1#氧化鈰高溫煤氣脫硫劑進(jìn)行了活性評價，硫化反應(yīng)溫度800°C，空速1500h"，反應(yīng)氣體組成為39%H2，H2S濃度為10000ppm，N2作為平衡氣，當(dāng)出口H2S濃度超過200ppm(相當(dāng)于進(jìn)口濃度2%)時，即認(rèn)為穿透，停止脫硫?qū)嶒?yàn)。溫度600。C下，通入再生氣體(S02氣和N2氣)對硫化后的脫硫劑進(jìn)行再生，反應(yīng)器出口處明顯結(jié)有黃色晶體單質(zhì)硫。權(quán)利要求1、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。2、權(quán)利要求1所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34036(TC下熱解，保溫時間14~16小時，冷卻至室溫；II、粘合劑為膨潤土或磚瓦土的層狀化合物，硅鋁比范圍在1.0~22.0;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(4>3~5mm)的脫硫劑，自然風(fēng)干至室溫在9510(TC下烘干5~8小時，然后放入馬弗爐中于55080(TC下，煅燒4~6小時，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價是在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)徑20mm，脫硫劑為(J)35mm的正圓柱形，床層反應(yīng)溫度700~800°C，空速1500h—1，反應(yīng)氣體中含39%112，進(jìn)口H2S濃度為10000ppm，N2作為平衡氣。全文摘要一種氧化鈰高溫煤氣脫硫劑及其制備方法，屬于氣體凈化及催化劑制備領(lǐng)域。該脫硫劑由50～70wt％的活性氧化鈰，20～40wt％的粘合劑及3～10wt％的造孔劑組成，其中活性組分氧化鈰是經(jīng)不同制備工藝制得的氧化鈰中篩選得到。脫硫劑的制備方法是將活性氧化鈰與粘合劑及造孔劑，經(jīng)研磨、混勻，加水捏合，擠條成型，再經(jīng)烘干和高溫煅燒而成。該脫硫劑具有機(jī)械強(qiáng)度高，脫硫凈化效率高，脫硫飽和后可再生得到單質(zhì)硫的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于高溫，強(qiáng)還原性燃?xì)饧霸蠚獾拿摿騼艋I(lǐng)域。文檔編號C10K1/00GK101260323SQ20081005485公開日2008年9月10日申請日期2008年4月18日優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日發(fā)明者常麗萍,凡李,苗茂謙,謝克昌,波郭申請人:太原理工大學(xué)