CN107961792A - 一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用 - Google Patents

一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤气净化技术领域，具体涉及一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用，所述CuO硅藻土催化剂的制备方法主要是将硅藻土等体积浸渍在一定浓度的硝酸铜溶液中，通过干燥、煅烧等使硝酸铜前驱体分解，从而制得CuO硅藻土催化剂；所述的脱除煤气中Hg0和H2S的应用主要是将1Mpa下的煤气通过装有CuO硅藻土催化剂的固定床板反应装置，在中高温区对煤气中的微量气态Hg0和H2S实现一体化脱除；本发明的优点是催化剂的活性高，且原料成本低，工艺简单，运行成本低，对环境无二次污染，且具有较好的实际应用价值。

Description

一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用
技术领域
本发明涉及煤气净化技术领域，具体涉及一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用。
背景技术
目前，煤气化过程中Hg0的释放研究较多，但是对于煤气中同时脱除Hg0和H2S的技术研究还在初始阶段，尚未形成经济有效的控制技术。其中，对于脱除煤气中的Hg0的技术主要借鉴烟气脱Hg0技术，而研究较多的是吸附剂吸附法。其中，活性炭是目前研究较广泛的吸附剂，活性炭喷射技术脱除烟气中的Hg0已在工业上得到了应用。而这种技术主要存在活性炭利用率低，成本较高等问题。对于H2S的控制技术目前主要是湿法和干法脱硫。其中，湿法脱硫技术较为成熟，但该法需要在常温下进行，会造成显热浪费；干法脱硫技术尚不成熟，会在高温时造成粉化现象。目前中国专利CN105802676A公开了一种应用Fe2O3/炭质载体催化剂同时脱除煤气中H2S和Hg0的方法，该吸附剂主要是在中温区同时脱除煤气中H2S和Hg0，其中，脱除H2S 的效率为92％，脱除Hg0的效率为81％。中国专利CN106237982A 公开了一种CuO/凹凸棒石催化吸附剂及其用于脱除烟气中单质汞的方法，改吸附剂主要是在中温区对烟气中Hg0的脱除，其脱除效率为 85％。
目前现有技术所提供的催化剂同时脱除煤气中H2S和Hg0的方法虽然具有一定的脱硫脱汞效率，但还存在脱硫脱汞成本高，载体吸附能力弱的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg和H2S应用。本发明提供的技术方案能够在一定程度上弥补现有催化剂脱除煤气中H2S和Hg0的方法所存在的脱硫脱汞成本高，载体吸附能力弱的缺陷。
为了开发经济、高效、环保脱除煤气中Hg0和H2S的催化剂，本发明提供了一种硅藻土负载CuO的廉价易得的催化剂，载体硅藻土具有较大的比表面积，吸附能力强，而CuO是较好的脱硫脱汞材料，从而实现了对煤气中Hg0和H2S的脱除，节约了成本，无二次污染。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种CuO硅藻土催化剂的制备，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g的硅藻土载体等体积浸渍在10ml的一定浓度的 Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在300-400℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为1-10％的CuO硅藻土催化剂。
优选的，该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取一定质量分数的1-10％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、 800-1500ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为80-240μg/m3，在一定的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为150-300℃，反应8h 后，测得H2S的脱除效率和Hg0的脱除效率。
优选的，所述步骤(1)中Cu(NO3)2溶液浓度为0.0235-0.235g/ml。
优选的，所述步骤(3)中所述CuO负载量为质量比。
优选的，所述CuO硅藻土催化剂的装填量为0.6-0.8g。
优选的，所述空速为3000-20000h-1。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果如下：本发明所制催化剂廉价易得，活性高，吸附能力强，制备方法简单，制备成本低；实现了煤气中Hg0和H2S同时脱除的可能性，节约了成本；催化剂具有较好的再生能力，对环境无二次污染。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种CuO硅藻土催化剂的制备，其特征在于，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g硅藻土载体等体积浸渍在10ml0.0235g/mlCu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在300℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为1％的CuO硅藻土催化剂。
该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取0.8g1％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、1000ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为150μg/m3，在6000h-1的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为180℃，反应8h后，测得H2S的脱除效率65％， Hg0的脱除效率50％。
实施例2：
一种CuO硅藻土催化剂的制备，其特征在于，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g硅藻土载体等体积浸渍在10ml0.1175g/mlCu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在350℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为5％的CuO硅藻土催化剂。
该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取0.6g5％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、800ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为80μg/m3，在3000h-1的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为150℃，反应8h后，测得H2S的脱除效率82％， Hg0的脱除效率70％。
实施例3：
一种CuO硅藻土催化剂的制备，其特征在于，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g的硅藻土载体等体积浸渍在10ml0.235g/mlCu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在300℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为10％的CuO硅藻土催化剂。
该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取0.8g10％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、1500ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为240μg/m3，在6000h-1的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为180℃，反应8h后，测得H2S的脱除效率95％和Hg0的脱除效率86％。
实施例4：
一种CuO硅藻土催化剂的制备，其特征在于，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g的硅藻土载体等体积浸渍在10ml0.235g/mlCu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在400℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为1％的CuO硅藻土催化剂。
该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取0.8g1％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、1000ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为120μg/m3，在20000h-1的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为300℃，反应8h后，测得H2S的脱除效率和Hg0的脱除效率。
将本发明中所提供的产品与市场中常见的催化剂做脱除煤气中 H2S和Hg0的效率测试，测试结果如下：
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种CuO硅藻土催化剂的制备，其特征在于，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)将10g的硅藻土载体等体积浸渍在10ml的一定浓度的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，备用；
(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥8h，110℃下恒温干燥6h；
(3)将步骤(2)所得产物在300-400℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为1-10％的CuO硅藻土催化剂。
2.根据权利要求1所述的CuO硅藻土催化剂，其特征在于，该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg0和H2S，该应用包括如下步骤：
取一定质量1％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、800-1500ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为80-240μg/m3，在一定的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为150-300℃，反应8h后，测得H2S的脱除效率和Hg0的脱除效率。
3.根据权利要求1所述的CuO硅藻土催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Cu(NO3)2溶液浓度为0.0235-0.235g/ml。
4.根据权利要求1所述的CuO硅藻土催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述CuO负载量为质量比。
5.根据权利要求2所述的CuO硅藻土催化剂在脱除煤气中Hg0和H2S的应用，其特征在于，所述CuO硅藻土催化剂的装填量为0.6-0.8g。
6.根据权利要求2所述的CuO硅藻土催化剂在脱除煤气中Hg0和H2S的应用，其特征在于，所述空速为3000-20000h-1。
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