基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法，是采用氢氧化锌和紫砂土为原料，经一步微波加热焙烧制备中高温煤气脱硫剂。本发明采用具有可塑性好、气孔率高、粘结性强的紫砂土作为脱硫剂载体，制备的脱硫剂选择性好，机械强度优良，其机械强度150～250N/cm，单次硫容18%以上，脱硫效率98%以上。
【专利说明】基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤气脱硫剂制备【技术领域】，具体涉及一种氧化锌基中高温煤气脱硫剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]煤炭气化作为重要的煤炭洁净转化技术，在生产化工合成气(合成氨、甲醇)、工业燃料气、城市煤气等领域发挥着重要的作用。煤炭气化不仅能显著提高煤炭洁净转化的利用效率及热效率，而且环境友好。原料煤中的硫在煤炭气化制气过程中约80%转化成H2S进入煤气，H2S的存在不仅会引起设备、管道和燃气轮机的腐蚀，而且可使催化剂中毒，并严重危害人体健康，因此要对其进行脱除。[0003]一般燃气轮机等工业应用煤气中的H2S含量要求小于20ppm，具有耐硫催化剂的合成用气的H2S含量在100~200ppm，而用作合成用原料气的H2S含量则必须低于0.lppm。达到这些低排放低污染的生产标准，高效脱硫剂的制备和选择是关键的一步。
[0004]煤气脱硫技术主要分为湿法脱硫和干法脱硫两种。湿法脱硫技术成熟，处理量大，可连续操作，运行成本较低，应用广泛，多用于硫化氢的粗脱，但在脱硫过程中煤气显热损失较大，热效率低，存在污水处理等问题。相对而言，干法脱硫流程简化，操作方便，设备简单，负荷小，节省显热，增大发电输出功率，对有机硫和无机硫均有较高净化度，适于处理低含硫气体，特别是气体精细脱硫。
[0005]氧化锌从上世纪初就已经广泛应用于环保领域，在污水治理和大气污染治理方面已经取得了不错的效果。尤其在脱硫方面，氧化锌作为脱硫剂，更是得到了广泛的应用(如化工、石油化工、炼油、饮料等领域)。氧化锌基煤气脱硫剂具有脱硫精度高、硫容大、使用简便、性能稳定可靠等优点，一直是人们研究的热点。
[0006]CN 102703134A公开了一种利用微波辐射制备中高温煤气脱硫剂的方法。该发明利用微波加热焙烧制备脱硫剂，其单次硫容在25%以上，经过十次硫化/再生循环使用，硫容仍保持在20%以上，且在循环十次后仍保持较高的机械强度。CN 102489107A公开了一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法。该发明利用微波辐照活性炭颗粒，吸附在活性炭表面的硫氮氧化物，在高温下被炭快速还原分解为单质硫和氮气，可大大降低微波辐照的能耗，减少炭损失，实现活性炭的原位再生，具有脱除效果好、活性炭再生时间短、脱除成本低、回收率高、易于工业化实施等特点。
[0007]我国紫砂土种类众多，分布广泛，其矿产主要集中在江南地区。各产区紫砂土的矿物类型和化学组成不同，表现出不同的物理和化学性质。江苏宜兴紫砂土以其自身的独特性闻名中外，宜兴紫砂土中SiO2含量55~65%，Al2O3含量22~31%，SiO2Al2O3比值1.82-
2.90，Fe2O3含量相对较高(8%左右)，其他氧化物(Na20、Mg0、K20、Ca0、Ti02)含量较少且在小范围内变动，具有生坯强度高、收缩性小、可塑性强、气孔率高、含铁量高、粘结性好等特点。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法，以本发明方法制备的脱硫剂机械强度优良。
[0009]本发明基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法是以氢氧化锌和紫砂土为原料，利用微波固相合成制备脱硫剂。
[0010]本发明的具体制备方法是将紫砂土与氢氧化锌按照1:1~2.5的质量比混合，研磨至60~100目。研磨料加水捏合，挤条、烘干成型后，在50(T6(KrC下微波焙烧15~60min,制成氧化锌基中高温煤气脱硫剂。
[0011]其中，所述的紫砂土优选为江苏宜兴紫砂土，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]本发明上述方法中，所使用微波的频率为2450MHz。
[0013]上述方法中，所述的研磨优选在球磨仪中进行，研磨时间I~4h，球磨仪转速优选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]本发明上述方法制备的氧化锌基中高温煤气脱硫剂中含有30~55wt%的紫砂土，主要应用于中高温煤气净化领域，脱硫温度450~600°C。
[0016]本发明制备方法以氢氧化锌和紫砂土为原料，一步微波加热焙烧制备中高温煤气脱硫剂，过程简单，大大缩短了制备时间，操作便利可控，环境污染小，克服了溶液法带来的团聚问题。特别是本发明采用紫砂土作为脱硫剂的载体，能够很好的增强脱硫剂的孔容和机械强度，制备的脱硫剂具有选择性好、活性组分分布均匀、机械强度优良等特点，脱硫剂机械强度150~250N/cm，单次硫容18%以上，脱硫效率98%以上。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土本山绿泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量61.41%，Al2O3含量 24.01%, SiO2Al2O3 比值 2.56，Fe2O3 含量 3.45%。
[0018]称取氢氧化锌50克、紫砂土 50克,混合后放入球磨仪中，以400r/min的转速研磨2小时,加入去离子水混合,挤条成型。成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率500W的微波条件下，升温至500°C焙烧I小时，制成脱硫剂成品A，主要物化性质见表1。
[0019]实施例2
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土本山绿泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量61.41%，Al2O3含量 24.01%, SiO2Al2O3 比值 2.56，Fe2O3 含量 3.45%。
[0020]称取氢氧化锌60克、紫砂土 50克，混合后放入球磨仪中，以400r/min的转速研磨3小时,加入去离子水混合,挤条成型；成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率600W的微波条件下，升温至500°C焙烧45min，制成脱硫剂成品B，主要物化性质见表1。
[0021]实施例3
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土紫泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量60.30%, Al2O3含量25.66%, SiO2Al2O3 比值 2.35，Fe2O3 含量 8.70%。
[0022]称取氢氧化锌75克、紫砂土 50克,混合后放入球磨仪中，以350r/min的转速研磨2小时,加入去离子水混合,挤条成型；成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率700W的微波条件下，升温至550°C焙烧45min，制成脱硫剂成品C，主要物化性质见表1。
[0023]实施例4
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土紫泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量60.30%, Al2O3含量25.66%, SiO2Al2O3 比值 2.35，Fe2O3 含量 8.70%。
[0024]称取氢氧化锌100克、紫砂土 50克,混合后放入球磨仪中，以350r/min的转速研磨3小时，加入去离子水混合，挤条成型；成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率800W的微波条件下，升温至550°C焙烧30min，制成脱硫剂成品D，主要物化性质见表1。
[0025]实施例5
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土红泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量62.15%，Al2O3含量22.34%, SiO2Al2O3 比值 2.78，Fe2O3 含量 6.93%。
[0026]称取氢氧化锌11 0克、紫砂土 50克,混合后放入球磨仪中，以300r/min的转速研磨2小时，加入去离子水混合，挤条成型；成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率900W的微波条件下，升温至600°C焙烧30min，制成脱硫剂成品E，主要物化性质见表1。
[0027]实施例6
选择宜兴丁蜀镇黄龙山紫砂土红泥作为脱硫剂载体，其SiO2含量62.15%，Al2O3含量22.34%, SiO2Al2O3 比值 2.78，Fe2O3 含量 6.93%。
[0028]称取氢氧化锌125克、紫砂土 50克,混合后放入球磨仪中，以300r/min的转速研磨3小时，加入去离子水混合，挤条成型；成型后的样品放入烘箱中，80°C烘干I小时，制成直径3mm、长3mm的条形脱硫剂。转入坩埚中，在频率2450MHz，功率900W的微波条件下，升温至600°C焙烧15min，制成脱硫剂成品F，主要物化性质见表1。
【权利要求】
1.基于微波辐射的中高温煤气脱硫剂制备方法，是以氢氧化锌与紫砂土为原料，利用微波固相合成制备脱硫剂，其特征是将紫砂土与氢氧化锌按照1:1~2.5的质量比混合，研磨至60~100目，将研磨料加水捏合，挤条、烘干成型后，在50(T6(KrC下微波焙烧15~60min,制成氧化锌基中高温煤气脱硫剂。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂制备方法，其特征是所述的紫砂土为江苏宜兴紫砂土。
3.根据权利要求1或2所述的脱硫剂制备方法，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.根据权利要求1、2或3所述的脱硫剂制备方法，其特征是所述微波频率2450MHz。
5.根据权利要求1所述的脱硫剂制备方法，其特征是所述研磨时间I~4h。
6.以权利要求1、2或3方法制备的中高温煤气脱硫剂，所述脱硫剂中含有30~55wt%的紫砂土。
【文档编号】C10K1/20GK103937558SQ201410154584
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】米杰, 胡天麒, 武蒙蒙, 任秀蓉, 樊惠玲 申请人:太原理工大学