CN102423623B - 一种多功能原料气净化剂及其制备和应用方法 - Google Patents
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Abstract
一种多功能原料气净化剂及其制备和应用方法。该多功能原料气净化剂以活性氧化铝为载体，负载钼酸铵，同时负载醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1～2种，同时还负载氯化镁、碳酸钾、碳酸钠中的一种制成，该多功能原料气净化剂的原组成以载体质量计，负载的钼酸铵为载体质量的1％～10％，其它2～3种金属化合物总量为载体质量的10％～25％。该多功能原料气净化剂的制备方法是先用金属化合物溶液浸渍载体2～6小时，经过120℃干燥2～4小时，280～350℃焙烧4～6小时后即制得该多功能净化剂。该多功能原料气净化剂用于水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气中净化COS、CS2、HCN、SO2、SO3和O2等杂质，其中COS、CS2、HCN、SO2、SO3转化率均≥90％，O2脱除率≥95％。
Description
技术领域：
本发明涉及一种多功能原料气净化剂及其制备和在水煤气、半水煤气、焦炉煤气、IGCC发电燃气等原料气中应用方法。
背景技术：
在水煤气、半水煤气、焦炉煤气、IGCC发电燃气等原料气中，常含有一定量的H2S、COS、CS2、HCN、SO2和SO3，还含有≤1％的O2，这些杂质均会使下游的催化剂中毒或腐蚀下游设备，其中H2S脱除技术较成熟，以往专利或工业应用中较多研究COS和CS2的水解，将其水解为H2S，然后脱除(专利CN01106660.1)，或使用不同的催化剂或方法分别脱除COS、CS2和HCN(专利CN02131302.4，CN02131303.2，CN02131304.0，CN02155489.7，CN031242596)，或仅仅研究无硫条件下的脱氧或耐硫脱氧剂(专利ZL02135207.0，ZL93112631.2，CN200610019605.0)，对于上述在水煤气、半水煤气、焦炉煤气、IGCC发电燃气等原料气中SO2和SO3的转化脱除研究较少，更没有使用一种催化剂同时转化脱除上述六种杂质的专利及工业应用报道。
发明内容：
本发明的目的是针对上述技术背景，提供一种能同时转化COS、CS2、HCN、SO2、SO3并脱除O2的多功能原料气净化剂。
本发明的目的是通过下述方法实现的：
一种多功能原料气净化剂，其特征在于，它以活性氧化铝为载体，负载钼酸铵，同时负载醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1～2种，同时还负载氯化镁、碳酸钾、碳酸钠中的一种制成，该多功能原料气净化剂的原组成以载体质量计，负载的钼酸铵为载体质量的1％～10％，其它2～3种金属化合物总量为载体质量的10％～25％，其中负载的氯化镁、碳酸钾或碳酸钠为载体质量的4％～15％，负载的醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1～2种为载体质量的5％～12％。
改多功能原料气净化剂的制备方法，按下述步骤依次进行：
1)、将所述的金属化合物按所述载体负载的量配成溶液；
2)、将配成的溶液倒入装有载体的容器中，浸渍载体2～6小时；
3)、将已经浸渍了金属化合物的载体在120℃下干燥2～4小时；
4)、将干燥后的浸渍了金属化合物的载体在280～350℃焙烧4～6小时，即制得多功能原料气净化剂。
本发明的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂用于水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气的净化中，要求原料气中水的体积含量在0.1％～10％范围内。
本发明的多功能原料气净化剂净化原理如下：
COS+H2O＝＝H2S+CO2
CS2+2H2O＝＝2H2S+CO2
HCN+H2O＝＝NH3+CO
SO2+3H2＝＝H2S+2H2O
SO3+4H2＝＝H2S+3H2O
2H2+O2＝＝2H2O
本发明的多功能原料气净化剂在使用温度100～400℃、使用空速500～10000h-1条件下，将≥90％的COS和CS2水解为H2S，≥90％的SO2和SO3加氢为H2S，≥90％的HCN水解为NH3，O2脱除率≥95％。
本发明的多功能原料气净化剂较好使用温度在120～380℃范围内选取、使用空速在700～8000h-1范围内选取。更好使用温度在140～340℃范围内选取、使用空速在1000～6000h-1范围内选取。最好使用温度在160～310℃范围内选取、使用空速在1500～3000h-1范围内选取。
使用本多功能原料气净化剂将水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气中COS、CS2、HCN、SO2、SO3的转化≥90％后，O2脱除率≥95％后，再利用湿法脱硫(聚乙二醇二甲醚(NHD)、栲胶、N-甲基二乙醇胺(MDEA)等脱硫)或常温脱硫剂脱除H2S，根据后工段需要选择合适的常温精脱硫剂脱除原料气中剩余的COS、CS2、HCN、SO2、SO3。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明
实施例1
称取5克钼酸铵，7克醋酸铜，7克氯化镁，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干3小时，然后在300℃焙烧5小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为A。
实施例2
称取7克钼酸铵，9克醋酸铅，15克碳酸钾，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干4小时，然后在280℃焙烧4小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为B。
实施例3
称取10克钼酸铵，5克草酸镍，5克碳酸钠，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干2小时，然后在340℃焙烧6小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为C。
实施例4
称取6克钼酸铵，12克醋酸锌，5克碳酸钾，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干4小时，然后在300℃焙烧5小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为D。
实施例5
称取3克钼酸铵，7克偏钒酸铵，12克氯化镁，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干3小时，然后在350℃焙烧5小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为E。
实施例6
称取4克钼酸铵，7克偏钒酸铵，7克碳酸钾，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干3小时，然后在350℃焙烧5小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为F。
以此配方生产的多功能原料气净化剂应用于山东某厂，该厂以煤为原料IGCC发电(整体煤气化联合循环发电系统)并联产甲醇，气源体积百分比组成为：45％CO，35％H2，18％CO2，1.15％H2S，0.05％COS，0.05％CS2，100ppmSO2，100ppmSO3，110ppmHCN，0.5％O2，1～1.5％H2O。气量87300Nm3/h，使用压力0.8MPa，温度135～145℃，装填量该多功能净化剂55m3，使用后含量分别为COS 45ppm，CS2 40ppm，SO2 8ppm，SO3 8.5ppm，HCN9.5ppm，O2 200ppm，O2脱除率＞95％，其它脱除率均＞90％。
实施例7
称取8克钼酸铵，4克醋酸锌，8克醋酸铜，7克碳酸钠，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干4小时，然后在320℃焙烧6小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为G。
实施例8
称取9克钼酸铵，5克草酸镍，6克醋酸锌，4克碳酸钾，混合加入52克水中，加入10％氨水溶液调节pH值为9～12，加热搅拌，制得活性组分浸渍液，将浸渍液倒入装有100克活性氧化铝载体的烧杯内浸渍4小时，取出在120℃条件下烘干2小时，然后在350℃焙烧5小时即制得该多功能原料气净化剂，编号为H。
以此配方生产的多功能原料气净化剂应用于辽宁某厂，该厂以焦炉煤气制甲醇，气源体积百分比组成为：8～12％CO，55～65％H2，2～3％CO2，0.2～0.4％H2S，18～25％CH4，2～3％N2，48ppmCOS，22ppmCS2，34ppmSO2，18ppmSO3，400ppmHCN，0.7％O2，8％H2O。气量92000Nm3/h，使用压力2.5MPa，温度375～395℃，装填量该多功能原料气净化剂92m3，使用后含量分别为COS 3ppm，CS2 1ppm，SO2 2ppm，SO3 1ppm，HCN 21ppm，O2 94ppm，O2脱除率＞95％，其它脱除率均＞90％。
比较例1
将以上8个实施例中8个样品的多功能原料气净化剂装入管式反应器中，在100～400℃，500～10000h-1条件下，原料气体积百分比组成为：30％H2，30％CO，5％CO2，0.5％H2S，100ppmCOS，100ppmCS2，100ppmSO2，100ppmSO3，500ppmHCN，1％O2，3％H2O，余为氮气。
样品评价结果见表1：
表1多功能原料气净化剂性能对比
Claims (7)
1.一种多功能原料气净化剂，其特征在于，它以活性氧化铝为载体，负载钼酸铵，同时负载醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1~2种，同时还负载氯化镁、碳酸钾、碳酸钠中的一种制成，该多功能原料气净化剂的原料组成以载体质量计，负载的钼酸铵为载体质量的1%~10%，其它2~3种金属化合物总量为载体质量的10%~25%，其中负载的氯化镁、碳酸钾或碳酸钠为载体质量的4%~15%，负载的醋酸铜、醋酸锌、醋酸铅、草酸镍、偏钒酸铵中的1~2种为载体质量的5%~12%。
2.权利要求1所述的多功能原料气净化剂的制备方法，其特征在于，按下述步骤依次进行：
1）、将所述的金属化合物按所述载体负载的量配成溶液；
2）、将配成的溶液倒入装有载体的容器中，浸渍载体2~6小时；
3）、将已经浸渍了金属化合物的载体在120℃下干燥2~4小时；
4）、将干燥后的浸渍了金属化合物的载体在280~350℃焙烧4~6小时，即制得多功能原料气净化剂。
3.权利要求1所述的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂用于水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气的净化中，要求原料气中水的体积含量在0.1%~10%范围内。
4.如权利要求3所述的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂在使用温度100~400℃、使用空速500~10000h-1范围内，对水煤气、半水煤气、焦炉煤气或IGCC发电燃气原料气中COS、CS2、HCN、SO2、SO3的转化率均≥90%，O2脱除率≥95%。
5.如权利要求4所述的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂使用温度在120~380℃范围内选取、使用空速在700~8000h-1范围内选取。
6.如权利要求4所述的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂使用温度在140~340℃范围内选取、使用空速在1000~6000h-1范围内选取。
7.如权利要求4所述的多功能原料气净化剂的应用，其特征在于，该多功能原料气净化剂使用温度在160~310℃范围内选取、使用空速在1500~3000h-1范围内选取。
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Denomination of invention: A multifunctional raw gas purification agent and its preparation and application method Effective date of registration: 20231024 Granted publication date: 20130710 Pledgee: Hubei Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: HAISO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980062125 |
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