基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法，是采用氫氧化鋅和紫砂土為原料，經一步微波加熱焙燒制備中高溫煤氣脫硫劑。本發明采用具有可塑性好、氣孔率高、粘結性強的紫砂土作為脫硫劑載體，制備的脫硫劑選擇性好，機械強度優良，其機械強度150～250N/cm，單次硫容18%以上，脫硫效率98%以上。
【專利說明】基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤氣脫硫劑制備【技術領域】，具體涉及一種氧化鋅基中高溫煤氣脫硫劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]煤炭氣化作為重要的煤炭潔凈轉化技術，在生產化工合成氣(合成氨、甲醇)、工業燃料氣、城市煤氣等領域發揮著重要的作用。煤炭氣化不僅能顯著提高煤炭潔凈轉化的利用效率及熱效率，而且環境友好。原料煤中的硫在煤炭氣化制氣過程中約80%轉化成H2S進入煤氣，H2S的存在不僅會引起設備、管道和燃氣輪機的腐蝕，而且可使催化劑中毒，并嚴重危害人體健康，因此要對其進行脫除。[0003]一般燃氣輪機等工業應用煤氣中的H2S含量要求小于20ppm，具有耐硫催化劑的合成用氣的H2S含量在100~200ppm，而用作合成用原料氣的H2S含量則必須低于0.lppm。達到這些低排放低污染的生產標準，高效脫硫劑的制備和選擇是關鍵的一步。
[0004]煤氣脫硫技術主要分為濕法脫硫和干法脫硫兩種。濕法脫硫技術成熟，處理量大，可連續操作，運行成本較低，應用廣泛，多用于硫化氫的粗脫，但在脫硫過程中煤氣顯熱損失較大，熱效率低，存在污水處理等問題。相對而言，干法脫硫流程簡化，操作方便，設備簡單，負荷小，節省顯熱，增大發電輸出功率，對有機硫和無機硫均有較高凈化度，適于處理低含硫氣體，特別是氣體精細脫硫。
[0005]氧化鋅從上世紀初就已經廣泛應用于環保領域，在污水治理和大氣污染治理方面已經取得了不錯的效果。尤其在脫硫方面，氧化鋅作為脫硫劑，更是得到了廣泛的應用(如化工、石油化工、煉油、飲料等領域)。氧化鋅基煤氣脫硫劑具有脫硫精度高、硫容大、使用簡便、性能穩定可靠等優點，一直是人們研究的熱點。
[0006]CN 102703134A公開了一種利用微波輻射制備中高溫煤氣脫硫劑的方法。該發明利用微波加熱焙燒制備脫硫劑，其單次硫容在25%以上，經過十次硫化/再生循環使用，硫容仍保持在20%以上，且在循環十次后仍保持較高的機械強度。CN 102489107A公開了一種微波間歇輻照活性炭脫硫脫硝的方法。該發明利用微波輻照活性炭顆粒，吸附在活性炭表面的硫氮氧化物，在高溫下被炭快速還原分解為單質硫和氮氣，可大大降低微波輻照的能耗，減少炭損失，實現活性炭的原位再生，具有脫除效果好、活性炭再生時間短、脫除成本低、回收率高、易于工業化實施等特點。
[0007]我國紫砂土種類眾多，分布廣泛，其礦產主要集中在江南地區。各產區紫砂土的礦物類型和化學組成不同，表現出不同的物理和化學性質。江蘇宜興紫砂土以其自身的獨特性聞名中外，宜興紫砂土中SiO2含量55~65%，Al2O3含量22~31%，SiO2Al2O3比值1.82-
2.90，Fe2O3含量相對較高(8%左右)，其他氧化物(Na20、Mg0、K20、Ca0、Ti02)含量較少且在小范圍內變動，具有生坯強度高、收縮性小、可塑性強、氣孔率高、含鐵量高、粘結性好等特點。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法，以本發明方法制備的脫硫劑機械強度優良。
[0009]本發明基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法是以氫氧化鋅和紫砂土為原料，利用微波固相合成制備脫硫劑。
[0010]本發明的具體制備方法是將紫砂土與氫氧化鋅按照1:1~2.5的質量比混合，研磨至60~100目。研磨料加水捏合，擠條、烘干成型后，在50(T6(KrC下微波焙燒15~60min,制成氧化鋅基中高溫煤氣脫硫劑。
[0011]其中，所述的紫砂土優選為江蘇宜興紫砂土，其SiO2含量56~63wt%，Al2O3含量22 ~30wt%, SiO2Al2O3 比值 1.87 ~2.86，Fe2O3 含量 3.0% ~9.0wt%。
[0012]本發明上述方法中，所使用微波的頻率為2450MHz。
[0013]上述方法中，所述的研磨優選在球磨儀中進行，研磨時間I~4h，球磨儀轉速優選200 ~500r/min。
[0014]上述方法中，所述的烘干是在烘箱中80~100°C下烘I~2h。
[0015]本發明上述方法制備的氧化鋅基中高溫煤氣脫硫劑中含有30~55wt%的紫砂土，主要應用于中高溫煤氣凈化領域，脫硫溫度450~600°C。
[0016]本發明制備方法以氫氧化鋅和紫砂土為原料，一步微波加熱焙燒制備中高溫煤氣脫硫劑，過程簡單，大大縮短了制備時間，操作便利可控，環境污染小，克服了溶液法帶來的團聚問題。特別是本發明采用紫砂土作為脫硫劑的載體，能夠很好的增強脫硫劑的孔容和機械強度，制備的脫硫劑具有選擇性好、活性組分分布均勻、機械強度優良等特點，脫硫劑機械強度150~250N/cm，單次硫容18%以上，脫硫效率98%以上。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土本山綠泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量61.41%，Al2O3含量 24.01%, SiO2Al2O3 比值 2.56，Fe2O3 含量 3.45%。
[0018]稱取氫氧化鋅50克、紫砂土 50克,混合后放入球磨儀中，以400r/min的轉速研磨2小時,加入去離子水混合,擠條成型。成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率500W的微波條件下，升溫至500°C焙燒I小時，制成脫硫劑成品A，主要物化性質見表1。
[0019]實施例2
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土本山綠泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量61.41%，Al2O3含量 24.01%, SiO2Al2O3 比值 2.56，Fe2O3 含量 3.45%。
[0020]稱取氫氧化鋅60克、紫砂土 50克，混合后放入球磨儀中，以400r/min的轉速研磨3小時,加入去離子水混合,擠條成型；成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率600W的微波條件下，升溫至500°C焙燒45min，制成脫硫劑成品B，主要物化性質見表1。
[0021]實施例3
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土紫泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量60.30%, Al2O3含量25.66%, SiO2Al2O3 比值 2.35，Fe2O3 含量 8.70%。
[0022]稱取氫氧化鋅75克、紫砂土 50克,混合后放入球磨儀中，以350r/min的轉速研磨2小時,加入去離子水混合,擠條成型；成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率700W的微波條件下，升溫至550°C焙燒45min，制成脫硫劑成品C，主要物化性質見表1。
[0023]實施例4
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土紫泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量60.30%, Al2O3含量25.66%, SiO2Al2O3 比值 2.35，Fe2O3 含量 8.70%。
[0024]稱取氫氧化鋅100克、紫砂土 50克,混合后放入球磨儀中，以350r/min的轉速研磨3小時，加入去離子水混合，擠條成型；成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率800W的微波條件下，升溫至550°C焙燒30min，制成脫硫劑成品D，主要物化性質見表1。
[0025]實施例5
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土紅泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量62.15%，Al2O3含量22.34%, SiO2Al2O3 比值 2.78，Fe2O3 含量 6.93%。
[0026]稱取氫氧化鋅11 0克、紫砂土 50克,混合后放入球磨儀中，以300r/min的轉速研磨2小時，加入去離子水混合，擠條成型；成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率900W的微波條件下，升溫至600°C焙燒30min，制成脫硫劑成品E，主要物化性質見表1。
[0027]實施例6
選擇宜興丁蜀鎮黃龍山紫砂土紅泥作為脫硫劑載體，其SiO2含量62.15%，Al2O3含量22.34%, SiO2Al2O3 比值 2.78，Fe2O3 含量 6.93%。
[0028]稱取氫氧化鋅125克、紫砂土 50克,混合后放入球磨儀中，以300r/min的轉速研磨3小時，加入去離子水混合，擠條成型；成型后的樣品放入烘箱中，80°C烘干I小時，制成直徑3mm、長3mm的條形脫硫劑。轉入坩堝中，在頻率2450MHz，功率900W的微波條件下，升溫至600°C焙燒15min，制成脫硫劑成品F，主要物化性質見表1。
【權利要求】
1.基于微波輻射的中高溫煤氣脫硫劑制備方法，是以氫氧化鋅與紫砂土為原料，利用微波固相合成制備脫硫劑，其特征是將紫砂土與氫氧化鋅按照1:1~2.5的質量比混合，研磨至60~100目，將研磨料加水捏合，擠條、烘干成型后，在50(T6(KrC下微波焙燒15~60min,制成氧化鋅基中高溫煤氣脫硫劑。
2.根據權利要求1所述的脫硫劑制備方法，其特征是所述的紫砂土為江蘇宜興紫砂土。
3.根據權利要求1或2所述的脫硫劑制備方法，其特征是所述紫砂土中SiO2含量56~63wt%, Al2O3 含量 22 ~30wt%, SiO2Al2O3 比值 1.87 ~2.86，Fe2O3 含量 3.0% ~9.0wt%。
4.根據權利要求1、2或3所述的脫硫劑制備方法，其特征是所述微波頻率2450MHz。
5.根據權利要求1所述的脫硫劑制備方法，其特征是所述研磨時間I~4h。
6.以權利要求1、2或3方法制備的中高溫煤氣脫硫劑，所述脫硫劑中含有30~55wt%的紫砂土。
【文檔編號】C10K1/20GK103937558SQ201410154584
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】米杰, 胡天麒, 武蒙蒙, 任秀蓉, 樊惠玲 申請人:太原理工大學