專利名稱：一種高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有高強度、高耐水性、高硫容脫硫劑，屬于脫硫凈化技術領域。
背景技術：
鐵系脫硫劑是使用較為普遍的脫硫劑之一，鐵系脫硫劑主要是以鐵氧化物作為脫硫劑的活性組分，所述鐵氧化物包括四氧化三鐵、三氧化二鐵以及羥基氧化鐵中的一種或者多種，在上述鐵氧化物中，羥基氧化鐵又因為具有較高的脫硫活性而得到了廣泛的應用。現有技術中，中國科技文獻《一種高硫容氧化鐵脫硫劑活性組分的表征》(見《全國氣體凈化信息站2006年技術交流會論文集》107-111頁)中公開了一種在實驗室制備無定形羥基氧化鐵的思路，并對所述無定形羥基氧化鐵的硫容進行了測定，實現結果表明，所述無定形輕基氧化鐵的硫容為56.5%。但是，上述無定形羥基氧化鐵的制備只限于實驗室階段，上述制備得到的無定形羥基氧化鐵為粉狀，雖然硫容較高，但粉狀的無定形羥基氧化鐵并不適于工業化應用。而在實際應用中，脫硫劑除了要具備較高的硫容，還應有足夠的機械強度和耐水性能，因為強度和耐水性能差的脫硫劑在使用過程中容易發生破碎或者遇到水蒸氣產生結塊的現象，從而嚴重影響其脫硫效果。為了達到具備良好的機械強度和耐水性能，現有技術對無定形羥基氧化鐵的制備方法進行了優化，在制備時通常會加入一定量的粘結劑，如中國專利文獻CNlO 18981IOA公開了一種高硫容干法脫硫劑，所述脫硫劑由88_93wt%的無定形羥基氧化鐵物料和7-12wt%的有機粘結劑組成，其中，所述有機粘結劑為羧甲基纖維素鈉，田菁粉，纖維素粉中的一種或者多種。該技術通過添加甲基纖維素鈉鹽、田菁粉或者纖維素粉在一定程度上提高了所述無定形羥基氧化鐵脫硫劑的機械強度，但所述脫硫劑的耐水性能仍舊較差，在使用于諸如水煤氣脫硫等高水含量的場合時仍舊會出現破碎或者結塊的問題。
發明內容
為了解決尚未出現通過添加適宜配比的粘結劑，在不降低所述脫硫劑硫容的同時，還能夠提高脫硫劑機械強度和耐水性能的技術的問題，本發明中對所述脫硫劑的添加劑進行了優化，提供一種具有聞強度、聞耐水性、聞硫容的輕基氧化鐵脫硫劑，同時，本發明還提供了所述脫硫劑的其制備方法。本發明中所述高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的技術方案為:
所述脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
羥基氧化鐵，90-98份；
羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉， 2-4份；
淀粉， 0.2-2份。所述原料還包括2-3重量份的活性炭。所述羥基氧化鐵為94-96重量份。所述羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉為2-3重量份，所述淀粉為0.5-1重量份。所述羥基氧化鐵為納米紡錘形a -FeOOH或無定形羥基氧化鐵中一種或者兩種。所述的聞強度耐水聞硫容脫硫劑的制備方法，包括:
(1)將特定量的羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉加入到水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入特定量的羥基氧化鐵和淀粉、或者特定量的羥基氧化鐵和活性炭和淀粉進行混合；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條、干燥后即可。所述步驟(I)中水的用量為羥基氧化鐵重量的35-50%。所述步驟(3)中的捏合時間至少為15-30分鐘。所述步驟(3)中的干燥溫度為60°C 90°C。本發明所述的脫硫劑的優點在于:
(I)本發明所述的脫硫劑，通過添加適宜量的淀粉和羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉，這兩種物質和羥基氧化鐵活性組分相互協同作用充分分散并緊密結合于孔道結構內，并對孔道內部進行了適量的填充，從整體上提高了脫硫劑的機械強度和耐水性，本發明中的脫硫劑水煮4小時不碎裂，長期水浸不散。現有技術中的脫硫劑很難同時兼顧高機械強度、耐水性以及高硫容，而本發明的發明人通過長期的研究，選擇出了適宜的添加劑及其用量，使得所述脫硫劑在保證高機械強度、耐水性能的同時還能達到較高的硫容。(2)本發明還設置所述原料包括2-3重量份的活性炭，所述活性炭的添加能夠進一步優化所述脫硫劑的孔道結構。此外，本發明所述的羥基氧化鐵脫硫劑，進一步優選所述添加劑為羥丙基甲基纖維素鈉，2-4份；淀粉，0.5-1份；活性炭，2-3重量份。本發明人通過研究發現，通過使用適量的羥丙基甲基纖維素鈉、淀粉與活性炭，可以達到更加優良的使用效果。本發明的脫硫劑具有的另外一個優點在于，所加入的添加劑都可以通過燃燒除去，在所用后的脫硫后廢劑沒有殘留，因此本發明中的羥基氧化鐵脫硫劑廢劑可用于回收生產硫磺和鐵紅，增加了經濟效益。(3)本發明所述的羥基氧化鐵脫硫劑，所述羥基氧化鐵為納米紡錘形a -FeOOH或無定形羥基氧化鐵中一種或者兩種，原因在于所述納米紡錘形a -FeOOH或無定形羥基氧化鐵相較于其它晶型的羥基氧化鐵具有更好的脫硫活性。
具體實施例方式實施例1
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
納米紡錘形a -FeOOH, 90g ；
羧甲基纖維素鈉，4g;
淀粉，0.2。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將4g羧甲基纖維素鈉加入到31.5克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入90g的羥基氧化鐵、0.2g淀粉進行混合，所述納米紡錘形α -輕基氧化鐵的粒度為80-100目； (3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于80°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的高硫容脫硫劑A。實施例2
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
無定形輕基氧化鐵，98g ；
羧甲基纖維素鈉，4g;
淀粉，2g。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將4g羧甲基纖維素鈉加入到40克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入98g的羥基氧化鐵、2g淀粉進行混合，所述無定形羥基氧化鐵的粒度為80-100目；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于90°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的聞硫容脫硫劑B。實施例3
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
無定形輕基氧化鐵，94g ；
羧甲基纖維素鈉，2g;
淀粉，0.5g；
活性炭，2g。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將2g羧甲基纖維素鈉加入到47克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入94g的羥基氧化鐵、0.5g淀粉和2g活性炭進行混合，所述無定形羥基氧化鐵的粒度為80-100目；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于90°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的聞硫容脫硫劑C。實施例4
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
納米紡錘形α-羥基氧化鐵，95g;
羥丙基甲基纖維素鈉，2.5g;
淀粉，Ig ;
活性炭，2.5g。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將2.5g羥丙基甲基纖維素鈉加入到40克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入95g的羥基氧化鐵、Ig淀粉和2.5g活性炭進行混合，所述納米紡錘形α-羥基氧化鐵的粒度為80-100目；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于90°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的聞硫容脫硫劑D。實施例5
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成: 納米紡錘形α-羥基氧化鐵，96g;
羧甲基纖維素鈉，3g;
淀粉，I ;
活性炭，3g。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將3g羧甲基纖維素鈉加入到40克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入96g的羥基氧化鐵、Ig淀粉和3g活性炭進行混合，所述納米紡錘形α-羥基氧化鐵的粒度為80-100目；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于90°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的高硫容脫硫劑E。實施例6
本實施例中的高強度耐水高硫容脫硫劑由以下重量份的原料制備而成:
納米紡錘形α-羥基氧化鐵，95g;
羧甲基纖維素鈉，3g;
淀粉，0.5 ；
活性炭，2g。所述的高強度耐水高硫容脫硫劑及其制備方法的制備方法，包括:
(1)將3g羧甲基纖維素鈉加入到39克水中配成溶液待用；
(2)向步驟(I)所得溶液中加入95g的羥基氧化鐵、0.5g淀粉和2g活性炭進行混合，所述納米紡錘形α-羥基氧化鐵的粒度為80-100目；
(3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條后于90°C進行烘干，烘干時間為3h，即得本發明所述的高硫容脫硫劑F。對比例
1.稱取9.Sg纖維素粉溶于適量水中攪拌成糊，加入98g無定形羥基氧化鐵混合均勻，將上述混合物料放入捏合機內，混捏20分鐘后進行擠條成型，對上述成型物于80°C進行烘干，烘干時間為5h，即得脫硫劑G。
2.稱取5g羧甲基纖維素鈉溶于適量水中攪拌成糊，加入95g無定形羥基氧化鐵混合均勻，將上述混合物料放入捏合機內，混捏20分鐘后進行擠條成型，對上述成型物于80°C進行烘干，烘干時間為5h，即得脫硫劑H。上述對比例中的脫硫劑G、H在工藝氣體帶水較多(如煤氣中大量飽和水)情況下，會導致脫硫劑粉化，產生結塊現象，增加床層壓降，以致脫硫效率下降，甚至導致停工。活性評價例
取上述實施例1至實施例6和對比例制備得到的脫硫劑A H各5g，在常溫(指環境溫度，通常為_5°C至45°C)常壓(環境壓力，通常為I大氣壓)下，用含H2S為40000ppm的標準氣進行評價測試。其中，定性檢測，可自配1%硝酸銀溶液對出口硫進行檢測；定量檢測，可采用國產WK-2C綜合微庫侖儀(江蘇電分析儀器廠生產)進行檢測，該儀器的最低檢測量為
0.2ppm。對于上述實施例中制備得到的脫硫劑機械強度的檢測通過對其測壓強度進行評價來測定，其中顆粒徑向抗壓碎力平均值按HG/T2782標準執行測定。檢測結果如下所示:
權利要求
1.一種高強度耐水高硫容脫硫劑，其特征在于，所述脫硫劑由以下重量份的原料制備而成: 羥基氧化鐵，90-98份； 羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉， 2-4份； 淀粉， 0.2-2份。
2.根據權利要求1所述的高強度耐水高硫容脫硫劑，其特征在于，所述原料還包括2-3重量份的活性炭。
3.根據權利要求1或2所述的高強度耐水高硫容脫硫劑，其特征在于，所述羥基氧化鐵為94_96重量份。
4.根據權利要求1或3所述的高強度耐水高硫容脫硫劑，其特征在于，所述羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉為2-3重量份，所述淀粉為0.5-1重量份。
5.根據權利要求1所述的高強度耐水高硫容脫硫劑，其特征在于:所述羥基氧化鐵為納米紡錘形a -FeOOH或無定形羥基氧化鐵中一種或者兩種。
6.根據權利要求1-5任一所述的高強度耐水高硫容脫硫劑的制備方法，包括: (1)將特定量的羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉加入到水中配成溶液待用； (2)向步驟(I)所得溶液中加入特定量的羥基氧化鐵和淀粉、或者特定量的羥基氧化鐵和活性炭和淀粉進行混合； (3)步驟(2)中得到的混合物經捏合、擠條、干燥后即可。
7.據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中水的用量為羥基氧化鐵重量的35-50%。
8.據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的捏合時間至少為15-30分鐘。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的干燥溫度為60°C 90。。。
全文摘要
本發明涉及一種高強度耐水性高硫容脫硫劑，所述脫硫劑由以下重量份的原料制備而成羥基氧化鐵，90-98份；羧甲基纖維素鈉或者羥丙基甲基纖維素鈉，2-4份；淀粉，0.2-2份。本發明還在上述基礎上進一步公開了上述脫硫劑的制備方法。利用該制備方法制備得到的羥基氧化鐵脫硫劑不僅具有較高的硫容，而且還具有較高的機械強度和耐水性，適用脫硫范圍更加廣泛。
文檔編號C10K1/20GK103182236SQ201110446769
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者汪祥勝, 吳志強, 劉振義, 毛文君, 高群仰 申請人:北京三聚環保新材料股份有限公司