CN106268280A - 制备脱硫剂的方法和脱硫剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，涉及一种制备脱硫剂的方法，包括如下步骤，将可溶性铁盐溶液和聚乳酸混合；向混合物中加入尿素溶液，再缓慢加入碳酸氢钠溶液并混合，直至溶液pH值为6.8‑7.5；将得到的物料在130‑160℃、0.10‑0.20MPa条件下反应1‑3小时，再沉降得到沉淀颗粒；将所述沉淀颗粒与粘结剂、造孔剂混合、烘干，再在含氧气氛中焙烧；将得到的焙烧物放入160‑200℃的聚乳酸中恒温浸渍，再烘干、冷却即可。本发明还涉及所述方法得到的脱硫剂。本发明脱硫剂的硫容和脱硫精度更高、抗破碎强度更高、比表面积更大，提高了工业使用中的脱硫效率。

Description

制备脱硫剂的方法和脱硫剂
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种制备脱硫剂的方法，还涉及该方法所制得的脱硫剂。
背景技术
工业生产中很多情况下都会产生硫化物，例如煤或石油及其所制取的化工原料中、工业生产排放的废水、废气中都含有硫化物。硫化物主要来源于原料中含有的硫物质，硫物质在工业生产过程中反应转化成硫化物，从而释放出来。硫化物特别是硫化氢、二氧化硫等常常会导致生产工段中的催化剂中毒失活，而且含有硫化物的废水、废气直接排放，也容易污染环境，导致人畜中毒。
脱硫剂是一种用于脱除原料、废水、废气或其他物料中硫化物的药剂。由于降低硫化物含量有利于工业生产和环境保护，因此研究者对于脱硫剂的研发给予了更多的关注。目前的脱硫剂品种包括固体碱/液体碱脱硫剂、活性炭脱硫剂、分子筛负载金属脱硫剂、铁系脱硫剂、锰系脱硫剂、多金属复合氧化物脱硫剂等。经过多年研究，虽然脱硫剂种类越来越丰富，脱硫性能也有了大幅度的提高，但是现有的脱硫剂硫容和脱硫精度仍然较低，难以满足工业生产对脱硫效率和经济性能的要求。
目前尚需一种硫容和脱硫精度较高的脱硫剂，以提高脱硫效率，满足工业需要。
发明内容
本发明的发明人发现了一种制备脱硫剂的方法，所制得的脱硫剂硫容高、脱硫精度高、抗破碎强度高、比表面积大，大大提高了工业使用中的脱硫效率。
本发明第一方面涉及一种制备脱硫剂的方法，包括如下步骤，
(1)将可溶性铁盐溶液和聚乳酸混合；向混合物中加入尿素溶液，再缓慢加入碳酸氢钠溶液并混合，直至pH值达到6.8-7.5(优选pH值为7-7.5、7或7.5)；优选地，缓慢加入的方式为逐滴滴入；
(2)将步骤(1)得到的物料在130-160℃、0.10-0.20MPa条件下反应1-3小时，沉降得到沉淀颗粒；优选地，在140-150℃、0.10-0.12MPa下反应3小时；优选地，沉降方式为静置沉降；
(3)将所述沉淀颗粒与粘结剂、造孔剂混合、烘干，再在含氧气氛中焙烧；
(4)将步骤(3)得到的焙烧物放入160-200℃的聚乳酸中恒温浸渍，再烘干、冷却即可；优选将焙烧物放入160-180℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃的聚乳酸中恒温浸渍。
步骤(2)的反应过程中，聚乳酸与生成的羟基氧化铁颗粒融合成沉淀颗粒。步骤(4)中，浸渍使聚乳酸与羟基氧化铁颗粒进行深度融合。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(4)中恒温浸渍的温度为步骤(4)中聚乳酸的温度。
本发明第一方面的任一实施方式中，可溶性铁盐溶液为水溶液。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述可溶性铁盐溶液的加入量为100-200重量份(优选为100、140、160、200重量份)，步骤(1)中所述聚乳酸的加入量为7-15重量份(优选为7、9、13、15重量份)。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述可溶性铁盐溶液中可溶性铁盐的重量百分含量为40-60％(优选为40％、50％或60％)；优选地，可溶性铁盐选自硝酸铁和氯化铁中的任意一种或多种。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(1)中所述聚乳酸的粒径为200-800μm，优选为200-500μm、200μm、300μm、400μm、500μm、700μm或800μm。该粒径范围的聚乳酸更易与生成的羟基氧化铁颗粒融合。
本发明第一方面的任一实施方式中，尿素溶液为水溶液。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述尿素溶液的摩尔浓度为0.01-1mol/L，优选为0.01-0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L或1mol/L。
本发明第一方面的任一实施方式中，碳酸氢钠溶液为水溶液。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述碳酸氢钠溶液的摩尔浓度为0.1-0.5mol/L，优选为0.1-0.3mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L或0.5mol/L。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述尿素溶液的加入量为6-13重量份，优选为6-10重量份、6-8重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、12重量份或13重量份。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(3)和/或步骤(4)中的烘干温度为160-180℃，优选地，步骤(3)和/或步骤(4)中的烘干温度为160℃、165℃、170℃、175℃、180℃或185℃。
步骤(3)和/或步骤(4)中烘干的目的是降低含水量。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(3)中的焙烧温度为200-250℃；优选为200℃、210℃、220℃、225℃、230℃、240℃或250℃。
本发明第一方面的任一实施方式中，焙烧时间为0.5-2小时，优选为0.5、1、1.5或2小时。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(4)中的所述聚乳酸的加入量为20-50重量份；优选为30-45重量份、20重量份、30重量份、40重量份、45重量份或50重量份。
本发明第一方面的任一实施方式中，浸渍时间为8-12小时；优选为8小时、10小时或12小时。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述粘结剂的加入量为5-10重量份，优选为5-8重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份；所述造孔剂的加入量为1-3重量份，优选为1重量份、2重量份或3重量份。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述粘结剂选自膨润土、硅藻土和高岭土中的任意一种或多种。
本发明第一方面的任一实施方式中，所述造孔剂选自木屑粉和石墨粉中的任意一种或多种。
本发明第一方面的任一实施方式中，含氧气氛为氧气和氮气的混合气或空气；优选地，混合气中，氧气与氮气的体积比为(1-9)：(9-1)，更优选为(2-8)：(8-2)、2:8、3:7、4:6或5:5。
本发明第一方面的任一实施方式中，步骤(1)和/或步骤(4)中所述聚乳酸的数均分子量Mn为1×105～2×105；优选地，步骤(1)和/或步骤(4)中所述聚乳酸的数均分子量Mn为1×105、1.5×105或2×105。
本发明第二方面涉及上述制备方法得到的脱硫剂。
本发明取得的有益效果：
1、本发明制备方法得到的脱硫剂的硫容高、脱硫精度高、抗破碎强度高、比表面积大，提高了工业使用中的脱硫效率。
2、本发明以聚乳酸作为原料之一制备脱硫剂，提高了脱硫剂的性能。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合本发明的具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但具体实施例本身并不造成对本发明保护范围的限制。
实施例1
将1000g、60％(w/w)的氯化铁溶液和70g聚乳酸混合，聚乳酸的粒径为200-400μm，数均分子量Mn为1×105～1.2×105。向混合物中加入60g、0.8mol/L的尿素溶液，再缓慢逐滴滴入0.1mol/L碳酸氢钠溶液并搅拌，直至溶液pH值达到6.8。将得到的物料放入反应釜中，在140-150℃、0.10-0.12MPa条件下反应3小时，静置沉降得到沉淀颗粒。将分离出的沉淀颗粒与50g膨润土、10g木屑粉混合均匀，在170-180℃下烘干，再在空气气氛中于200-210℃焙烧2小时，得到焙烧物。将得到的焙烧物放入160-170℃的液态聚乳酸中恒温浸渍8小时，再在175-185℃下烘干，冷却得到脱硫剂1。
实施例2
将1600g、50％(w/w)的硝酸铁溶液和130g聚乳酸混合，聚乳酸的粒径为500-700μm，数均分子量Mn为1.5×105～2×105。向混合物中加入100g、0.2mol/L的尿素溶液，再缓慢逐滴滴入0.4mol/L碳酸氢钠溶液并搅拌，直至溶液pH值达到7。将得到的物料放入反应釜中，在140-150℃、0.10-0.12MPa条件下反应3小时，静置沉降得到沉淀颗粒。将分离出的沉淀颗粒与70g硅藻土、20g木屑粉混合均匀，在170-180℃下烘干，再在空气气氛中于230-240℃焙烧2小时，得到焙烧物。将得到的焙烧物放入160-165℃的液态聚乳酸中恒温浸渍12小时，再在175-185℃下烘干，冷却得到脱硫剂2。
实施例3
将2000g、40％(w/w)的氯化铁溶液和150g聚乳酸混合，聚乳酸的粒径为700-800μm，数均分子量Mn为1.5×105～2×105。向混合物中加入130g、0.05mol/L的尿素溶液，再缓慢逐滴滴入0.5mol/L碳酸氢钠溶液并搅拌，直至溶液pH值达到7.5。将得到的物料放入反应釜中，在140-150℃、0.10-0.12MPa下反应3小时，静置沉降得到沉淀颗粒。将分离出的沉淀颗粒与100g硅藻土、30g木屑粉混合均匀，在170-180℃下烘干，再在空气气氛中于240-250℃焙烧2小时，得到焙烧物。将得到的焙烧物放入500g的160-170℃的液态聚乳酸中恒温浸渍8小时，经离心分离后，再在175-185℃下烘干，冷却得到脱硫剂3。
对比例
向1000g、60％(w/w)的氯化铁溶液中加入60g、0.8mol/L的尿素溶液相混合，再缓慢逐滴滴入0.1mol/L碳酸氢钠溶液并搅拌，直至溶液pH值达到6.8。将得到的物料放入反应釜中，在140-150℃、0.10-0.12MPa条件下反应3小时，静置沉降得到沉淀颗粒。将分离出的沉淀颗粒与50g膨润土、10g木屑粉混合均匀，在170-180℃下烘干，再在空气气氛中于200-210℃焙烧2小时，冷却得到脱硫剂A。
实验例1脱硫精度
设置原料气为含5000ppmH2S的氮气，取实施例1-3和对比例的脱硫剂1-3、A各3g，在常压(通常为1个大气压)、10-45℃之间分别进行多次脱硫测试，气空速为2000h-1。
最终测得：在各温度条件下，原料气经脱硫剂1-3处理后，出口总硫均低于0.01ppm；原料气经脱硫剂A处理后，出口总硫约为0.08ppm。因此，本发明的脱硫剂1-3的脱硫精度高于脱硫剂A。
实验例2硫容
取实施例1-3和对比例的脱硫剂1-3、A作样品，分别测定硫容。取样品100g，在10℃-45℃、常压(通常为1大气压)下，用含H2S为40000ppm的标准气进行评测。定性检测，可自配硝酸银溶液对出口硫进行检测；定量检测，可采用国产WK-2C综合微库仑仪(江苏电分析仪器厂)进行检测，该仪器的最低检测量为0.2ppm，结果如表1所示。
表1
测试项目 脱硫剂1 脱硫剂2 脱硫剂3 脱硫剂A
硫容 79.1％ 78.3％ 80.7％ 47.8％
可见，本发明脱硫剂1-3的硫容远远大于脱硫剂A。
实验例3物理性能
经测定，本发明脱硫剂1-3的抗破碎强度大于110N/cm，比表面积为91-138m2/g；脱硫剂A的抗破碎强度为57N/cm，比表面积为52-76m2/g。本发明脱硫剂的抗破碎强度、比表面积均大于脱硫剂A。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种制备脱硫剂的方法，包括如下步骤，
(1)将可溶性铁盐溶液和聚乳酸混合；向混合物中加入尿素溶液，再缓慢加入碳酸氢钠溶液并混合，直至pH值达到6.8-7.5；
(2)将步骤(1)得到的物料在130-160℃、0.10-0.20MPa条件下反应1-3小时，沉降得到沉淀颗粒；
(3)将所述沉淀颗粒与粘结剂、造孔剂混合、烘干，再在含氧气氛中焙烧；
(4)将步骤(3)得到的焙烧物放入160-200℃的聚乳酸中恒温浸渍，再烘干、冷却即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可溶性铁盐溶液的加入量为100-200重量份，步骤(1)中的所述聚乳酸的加入量为7-15重量份。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述尿素溶液的摩尔浓度为0.01-1mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述尿素溶液的加入量为6-13重量份。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)和/或步骤(4)中的烘干温度为160-180℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中的焙烧温度为200-250℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中的所述聚乳酸的加入量为20-50重量份。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，浸渍时间为8-12小时。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述粘结剂的加入量为5-10重量份，所述造孔剂的加入量为1-3重量份。
10.权利要求1-9中任一项所述方法制备得到的脱硫剂。
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