CN101165144B - 一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂，是以碱液中和可溶性亚铁盐溶液，生成Fe(OH)2和相应的可溶性盐，将反应物压滤水洗后，滤饼挤条成型，热空气氧化烘干得到氧化铁脱硫剂。本发明的氧化铁脱硫剂中，Fe2O3含量50～80％，孔容0.4～0.7mL/g，孔隙率40～70％，强度40～60N/cm，硫容30～40％。

Description

一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种气体净化催化剂，具体是涉及一种氧化铁脱硫剂。本发明还涉及该氧化铁脱硫剂的制备方法。
背景技术
氧化铁作为常温条件下脱除气体中硫化氢和部分有机硫的催化剂已被广泛应用，主要用于半水煤气、水煤气、焦炉气、天然气、沼气、石油化工及化肥生产中变换气、CO2再生气等原料气中H2S的脱除。氧化铁脱硫剂就使用形式而言，可分为两类：一是以粉状氧化铁附着于其它较为疏松的物质(如木屑)上使用；二是使用某类粘结剂(如石膏、白灰、水泥等)成型使用。上述两种脱硫剂存在的共同缺陷是：
1、作为脱硫活性成份的氧化铁含量大大减少，脱硫剂硫容低，一次硫容仅为10～12％。
2、脱硫设备庞大，能源消耗高，脱硫剂更换频繁，废弃脱硫剂量大，且成份复杂，不易回收利用。
3、废弃的脱硫剂只能掩埋和露天堆放，造成严重的环境污染。
如果将纯氧化铁以高压物理方法成型制备脱硫剂，很显然有效成份和抗压强度都会得到大大的提高。但是，用于常温脱硫的氧化铁必须具有疏松的晶格结构，才容易使H2S或HS-、S2-扩散进去进行反应。以高压物理方法成型制备的氧化铁脱硫剂由于结构致密，难于与H2S进行反应，不可能用于气体的脱硫。
发明内容
本发明的目的是提供一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂，该脱硫剂最大限度地提高了氧化铁的含量，且结构疏松，抗压强度高。
提供一种上述脱硫剂的制备方法，是本发明的另一发明目的。
本发明的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂可由下述方法制备获得：以碱液中和可溶性亚铁盐溶液，生成Fe(OH)2和相应的可溶性盐，反应物压滤水洗，将滤饼挤条成型，热空气氧化烘干，得到氧化铁脱硫剂。
其中，所述的可溶性亚铁盐是FeSO4·7H2O、FeCl2·4H2O、Fe(NO3)2·4H2O中的一种，所述的碱液是NH4OH、NaOH、KOH、Ca(OH)2中的一种。
制备得到的氧化铁脱硫剂中，含有5～10％的游离水。
本发明以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂的具体制备方法为：
a)控制反应温度在20～80℃，以碱液中和可溶性亚铁盐溶液，生成Fe(OH)2和相应的可溶性盐，反应终了pH值为6～9；
b)将反应物压滤并水洗，控制滤饼含水量30～60％，可溶性盐小于3％，将滤饼挤条成型；
c)将条剂在40～120℃条件下经热空气氧化烘干至游离水降到5～10％，得到氧化铁脱硫剂成品。
在上述条件下，可溶性亚铁盐与碱液反应生成絮状物的Fe(OH)2，Fe(OH)2经氧化生成γ型水合氧化铁(Fe2O3·XH2O)，Fe2O3，XH2O中的水与Fe2O3分子共同形成网状结构，起到了骨架的作用；氧化过程中一定量游离水的蒸发，又达到了造孔的目的。二者结合，统一作用，生产出了呈海棉状的性能优良的氧化铁脱硫剂。
本发明制备的氧化铁脱硫剂克服了现有氧化铁脱硫剂的缺陷，氧化铁活性成份含量大大增加，硫容大幅度提高，对抗压强度的稳定性也得到了保证，特别是在高CO2浓度无O2气氛中脱除硫化氢的性能得到了显著的提高，并为废脱硫剂的循环利用创造了条件。
本发明氧化铁脱硫剂的性能：
Fe2O3含量：50～80％；H2O(游离水、结晶水)含量：15～40％。二者总量≥95％，余量≤5％。
物理性质：
孔容：0.4～0.7mL/g；
孔隙率：40～70％；
强度：40～60N/cm；
硫容：
无O2无CO2，H2S含量50～100g/m3，控制出口H2S1ppm时，500h-1首次硫容30～40％；
无O2有CO2(35～45％)，H2S含量50～100g/m3，控制出口H2S1ppm时，500h-1首次硫容25～35％。
具体实施方式
实施例1
取2KgFeSO4·7H2O配制成20％的水溶液，向其中慢慢加入10％NaOH溶液进行中和反应，控制反应温度为20～50℃，当体系pH值达到6.5时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为1.0％，水份为40％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在60～80℃条件下氧化烘干2h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O371％，H2O(结晶水、游离水)26％。孔容0.53mL/g，孔隙率61％，强度43N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为31％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为29％。
实施例2
取2KgFeSO4·7H2O配制成30％的水溶液，向其中慢慢加入10％KOH溶液进行中和反应，控制反应温度为20～55℃，当体系pH值达到7.0时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为1.2％，水份为50％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在40～60℃条件下氧化烘干3h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O373％，H2O(结晶水、游离水)25％。孔容0.56mlL/g，孔隙率67％，强度48N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为33％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为31％。
实施例3
取2KgFeSO4·7H2O配制成30％的水溶液，向其中慢慢加入6％NH4OH溶液进行中和反应，控制反应温度为20～60℃，当体系pH值达到7.5时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为2.1％，水份为48％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在20～45℃条件下氧化烘干3h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O368％，H2O(结晶水、游离水)27％。孔容0.44mL/g，孔隙率51％，强度53N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为35％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为26％。
实施例4
取2KgFeCl2·4H2O配制成20％的水溶液，向其中慢慢加入8％Ca(OH)2乳液进行中和反应，控制反应温度为20～40℃，当体系pH值达到6.0时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为0.8％，水份为50％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在30～60℃条件下氧化烘干5h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O376％，H2O(结晶水、游离水)22％，孔容0.58mL/g，孔隙率65％，强度55N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为37％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为34％。
实施例5
取2KgFeCl2·4H2O配制成30％的水溶液，向其中慢慢加入10％Ca(OH)2乳液进行中和反应，控制反应温度为20～80℃，当体系pH值达到8.0时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为1.5％，水份为45％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在30～110℃条件下氧化烘干3h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O374％，H2O(结晶水、游离水)23％，孔容0.55mL/g，孔隙率64％，强度57N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为35％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为31％。
实施例6
取2KgFeSO4·7H2O配制成45％的水溶液，向其中慢慢加入10％NaOH溶液进行中和反应，控制反应温度为30～70℃，当体系pH值达到9.0时，停止反应，将反应物压滤并直接水洗至可溶性盐为2％，水份为49％的滤饼。
将滤饼挤条成型，放入烘干炉中，通入热空气，在30～100℃条件下氧化烘干4h，得到氧化铁脱硫剂成品。
本实施例得到的氧化铁脱硫剂含Fe2O372％，H2O(结晶水、游离水)24％，孔容0.52mL/g，孔隙率59％，强度41N/cm。无CO2无O2时，500h-1硫容为34％；有CO2(40％以上)无O2时，500h-1硫容为32％。

Claims (7)

1.一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂，可由下述方法制备获得：以Ca(OH)2溶液中和可溶性亚铁盐溶液，生成Fe(OH)2和相应的可溶性盐，反应终了pH值为6～9；反应物压滤水洗，控制滤饼含水量30～60％，可溶性盐小于3％；将滤饼挤条成型，热空气氧化烘干，得到氧化铁脱硫剂。
2.根据权利要求1所述的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂，其特征是所述的可溶性亚铁盐是FeCl2·4H2O或Fe(NO3)2·4H2O。
3.根据权利要求1所述的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂，其特征是制备得到的氧化铁脱硫剂含有5～10％的游离水。
4.一种以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂的制备方法，是由以下步骤制备：
a)以Ca(OH)2溶液中和可溶性亚铁盐溶液，生成Fe(OH)2和相应的可溶性盐，反应终了pH值为6～9；
b)反应物经压滤水洗，控制滤饼含水量30～60％，可溶性盐小于3％，将滤饼挤条成型；
c)条剂经热空气氧化烘干后，得到氧化铁脱硫剂。
5.根据权利要求4所述的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂的制备方法，其特征是所述的中和反应温度控制在20～80℃。
6.根据权利要求4所述的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂的制备方法，其特征是将条剂在40～120℃条件下热空气氧化烘干至游离水降到5～10％。
7.根据权利要求4所述的以自身骨架成型的氧化铁脱硫剂的制备方法，其特征是所述的可溶性亚铁盐是FeCl2·4H2O或Fe(NO3)2·4H2O。
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