CN113372963B - 适用于高炉煤气的脱氯剂及其制备方法和组合物的用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高炉煤气的脱氯剂及其制备方法。该脱氯剂由包括如下组分的原料制备得到：氢氧化钙20～55重量份；碳酸钠2～20重量份；氧化锌2～10重量份；赤泥1～9重量份；电石渣1～9重量份；载体20～40重量份；和粘结剂1～10重量份。该脱氯剂具有较高的氯容。本发明还公开了一种组合物在提高适用于高炉煤气的脱氯剂的氯容中的用途。

Description

适用于高炉煤气的脱氯剂及其制备方法和组合物的用途

技术领域

本发明涉及一种适用于高炉煤气的脱氯剂及其制备方法，还涉及一种组合物的用途。

背景技术

高炉冶炼过程中由铁矿石、焦炭和煤粉带入的氯在冶炼过程中经过一些列化学反应后，以HCl气体形态进入高炉炉顶煤气中，在干燥除尘条件下容易导致TRT(高炉煤气余压透平发电装置)叶片的腐蚀和积盐以及煤气管道系统的腐蚀等危害。高炉煤气具有流速快，流量大，压力高，二氧化碳、水蒸汽以及炉尘含量比较高等特点，目前针对高炉煤气，缺乏价廉质优的脱氯剂。

赤泥及电石渣分别作为国内氧化铝及乙炔制备企业生产的工业固废，综合利用率低，大量占用土地，容易发生渗漏，污染地下水，且风化后易引起粉尘污染等严重环境问题。若能够将赤泥和电石渣综合利用，将带来重大的经济意义，且能够解决环境污染问题。

CN110882683A公开了一种脱氯脱氧催化剂。该催化剂包括以下质量分数的制备原料：双介孔氢氧化铝复合金属粉体25～35份，钙基粉体15～25份，锌基粉体5～8份，造孔剂2～3份，粘结剂12～20份；其中，双介孔氢氧化铝复合金属粉体由拟薄水铝石依次经中和改性和负载金属盐活性组分制备得到，金属盐活性组分中所含金属元素包括钾、铜和镍中的至少一种。该催化剂的需要加入多种金属元素造价高，且氯容仅能够达到22％。

CN101269294A公开了一种常温锌钙脱氯剂。该脱氯剂包括载体、活性组分和造孔剂；活性组分为由活性ZnO、Ca(OH)₂或轻质CaCO₃形成的混合物；载体为粘土和铝酸盐水泥，粘土为高岭土、凹凸棒石粘土；造孔剂为羧甲基纤维素钠盐溶液或干料、田菁粉糊、淀粉糊。该脱硫剂中氧化锌的加入量较大，造价高，且脱氯效果有待加强。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种适用于高炉煤气的脱氯剂，该脱氯剂一次性穿透氯容高。本发明的另一个目的在于提供一种适用于高炉煤气的脱氯剂的制备方法。本发明的再一个目的在于提供一种组合物的用途。

通过以下技术方案实现上述技术目的。

一方面，本发明提供一种适用于高炉煤气的脱氯剂，该脱氯剂由包括如下组分的原料制备得到：

根据本发明的脱氯剂，优选地，所述原料中还包括水。

根据本发明的脱氯剂，优选地，所述载体为粘土和铝酸盐水泥。

根据本发明的脱氯剂，优选地，所述粘土的用量为10～25重量份，所述铝酸盐水泥的用量为5～15重量份。

根据本发明的脱氯剂，优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素、田菁粉和聚乙烯醇。

根据本发明的脱氯剂，优选地，所述羧甲基纤维素的用量为0.5～5重量份，所述田菁粉的用量为0.2～5重量份，所述聚乙烯醇的用量为0.1～3重量份。

另一方面，本发明还提供了一种适用于高炉煤气的脱氯剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣和载体混捏，得到第一混合物；

(2)将第一混合物、粘结剂和水混合均匀，形成第二混合物；将第二混合物成型，得到坯体；

(3)将坯体烘干然后焙烧，得到脱氯剂。

根据本发明的制备方法，优选地，烘干温度为80～120℃，烘干时间为0.5～4h，焙烧温度为250～450℃，焙烧时间为0.5～3h。

再一方面，本发明还提供了一种组合物在提高适用于高炉煤气的脱氯剂的氯容中的用途，所述组合物包括2～20重量份碳酸钠、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣。

根据本发明的用途，优选地，所述组合物由2～20重量份碳酸钠、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣组成。

本申请的发明人发现，在脱氯剂中加入碳酸钠、电石渣和赤泥能够提高脱氯剂的氯容。本发明通过将碳酸钠、电石渣、赤泥与其他原料的相互配合有效地提高了脱氯剂的氯容。

具体实施方式

下面对本发明进行更详细的描述，但本发明不限于此。

<适用于高炉煤气的脱氯剂>

本发明的适用于高炉煤气的脱氯剂由包括如下组分的原料制备得到：氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣、载体和粘结剂。原料中还可以包括水。根据本发明的一个实施方式，原料由氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣、载体、粘结剂和水组成。

本申请的发明人发现，碳酸钠、赤泥和电石渣联合使用能够有效地增加脱氯剂的氯容。这可能是因为高炉煤气中含有大量二氧化碳，易与氢氧化钙反应生产碳酸钙，阻塞原料孔隙结构，使产物层变得致密，阻碍脱氯反应进行；赤泥、电石渣中含有较多SiO₂、Al₂O₃等活性物质与碳酸钠配合加入到原料中能够制备出孔隙结构适宜的脱氯剂，提高了脱氯反应扩散动力学条件，提高了脱氯剂的氯容。本发明的脱氯剂既具有较高的氯容，又将赤泥、电石渣等废料重新利用，降低了成本，具有良好的经济效益和工业应用前景。

在本发明中，氢氧化钙的用量为20～55重量份；优选为30～48重量份；更优选为40～48重量份。碳酸钠的用量为2～20重量份；优选为5～15重量份；更优选为8～13重量份。氧化锌的用量为2～10重量份；优选为3～7重量份；更优选为4～5重量份。赤泥的用量为1～9重量份；优选为3～7重量份；更优选为4～6重量份。电石渣的用量为1～9重量份；优选为3～7重量份；更优选为4～6重量份。这样能够得到孔隙结构适宜的脱氯剂，提高脱氯剂的氯容，降低成本。

在本发明中，载体的用量为20～40重量份；优选为22～30重量份；更优选为25～29重量份。这样有利于保证脱氯剂的脱氯效果。

在本发明中，载体可以为粘土和铝酸盐水泥。优选地，粘土为高岭土。粘土的用量可以为10～25重量份；优选为12～19重量份；更优选为15～18重量份。铝酸盐水泥的用量可以为5～15重量份；优选为7～11重量份；更优选为9～11重量份。这样的载体能够更好地与碳酸钠、赤泥、电石渣等活性成分配合，得到孔隙结构适宜的脱氯剂，提高脱氯剂的氯容。

在本发明中，粘结剂的用量为1～10重量份；优选为1～5重量份；更优选为2～4重量份。这样有助于脱氯剂的成型，且能够保证脱氯剂的孔隙结构。

在本发明中，粘结剂可以为由羧甲基纤维素、田菁粉和聚乙烯醇组成的混合物。羧甲基纤维素的用量可以为0.5～5重量份；优选为1～4重量份；更优选为1～2重量份。田菁粉的用量可以为0.2～5重量份；优选为0.5～3重量份；更优选为0.8～1.5重量份。聚乙烯醇的用量可以为0.1～3重量份；优选为0.1～2重量份；更优选为0.5～1重量份。这样能够更好地使载体和碳酸钠、赤泥、电石渣等活性成分成型，羧甲基纤维素还有一定的造孔作用，进一步优化脱氯剂的孔隙结构，提高脱氯剂的孔容。

在本发明中，水用于将其他原料润湿，以便于挤出成型。水的用量能够使其他原料润湿即可，在此不再赘述。

根据本发明的一个实施方式，用于高炉煤气的脱氯剂由包括如下组分的原料制备得到：45重量份氢氧化钙、10重量份碳酸钠、5重量份氧化锌、5重量份赤泥、5重量份电石渣、17重量份高岭土、10重量份铝酸盐水泥、1.5重量份羧甲基纤维素、1重量份田菁粉和0.5重量份聚乙烯醇。

根据本发明的另一个实施方式，用于高炉煤气的脱氯剂由如下组成的原料制备得到：45重量份氢氧化钙、10重量份碳酸钠、5重量份氧化锌、5重量份赤泥、5重量份电石渣、17重量份高岭土、10重量份铝酸盐水泥、1.5重量份羧甲基纤维素、1重量份田菁粉、0.5重量份聚乙烯醇和水。

本发明的脱氯剂的使用温度为20～150℃；优选为50～120℃；更优选为60～100℃。

本发明的脱氯剂空速≤5000h^-1；优选地，脱氯剂空速大于等于500h^-1且小于等于4000h^-1；更优选地，脱氯剂空速大于等于1000h^-1且小于等于3000h^-1。

<适用于高炉煤气的脱氯剂的制备方法>

本发明的适用于高炉煤气的脱氯剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣和载体混捏，得到第一混合物；(2)将第一混合物、粘结剂和水混合均匀，形成第二混合物；将第二混合物成型，得到坯体；(3)将坯体烘干然后焙烧，得到脱氯剂。原料的选择和用量如前文所述，在此不再赘述。

在本发明中，混捏时间可以为5～30min；优选为10～25min；更优选为12～20min。这样有助于原料的充分混合。

在本发明中，成型可以采用挤出成型的方式。所得坯体可以为圆柱体。

在本发明中，烘干温度可以为80～120℃；优选为90～110℃；更优选为100～110℃。烘干时间可以为0.5～4h；优选为1～3h；更优选为1.5～2.5h。

在本发明中，焙烧温度可以为250～450℃；优选为300～400℃；更优选为350～400℃。焙烧时间可以为0.5～3h；优选为1～2.5h；更优选为1.5～2h。这样有助于脱氯剂孔隙结构的形成，提高氯容。

<组合物的用途>

本申请的发明人发现，包括2～20重量份碳酸钙、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣的组合物能够提高适用于高炉煤气的脱氯剂的氯容。因此，本发明提供一种组合物在提高适用于高炉煤气的脱氯剂的氯容中的用途，所述组合物包括2～20重量份碳酸钙、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣。根据本发明的一个实施方式，组合物由2～20重量份碳酸钙、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣组成。

在本发明中，碳酸钠的用量为2～20重量份；优选为5～15重量份；更优选为8～13重量份。赤泥的用量为1～9重量份；优选为3～7重量份；更优选为4～6重量份。电石渣的用量为1～9重量份；优选为3～7重量份；更优选为4～6重量份。这样能够得到孔隙结构适宜的脱氯剂，提高脱氯剂的氯容。

在上述组合物的基础上，形成脱氯剂的原料还包括氢氧化钙、氧化锌、载体和粘结剂。所述原料中还可以包括水。这些原料及其配方如前所述，这里不再赘述。在某些实施方案中，所述载体为高岭土和铝酸盐水泥。在某些实施方案中，所述粘结剂为羧甲基纤维素、田菁粉和聚乙烯醇。

根据本发明的一个实施方式，具体包括如下步骤：

(1)将氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣和载体混捏，得到第一混合物；

(2)将第一混合物、粘结剂和水混合均匀，形成第二混合物；将第二混合物成型，得到坯体；

(3)将坯体烘干然后焙烧，得到脱氯剂。

原料组成及参数如前文所述，在此不再赘述。

实施例1和比较例1～3

将高岭土、铝酸盐水泥、氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥(D₅₀为40μm)和/或电石渣(D₅₀为40μm)混合，混捏15min，得到第一混合物。

将第一混合物、羧甲基纤维素、田菁粉和聚乙烯醇加水润湿，混合均匀，碾压捏合成膏状物(第二混合物)；将膏状物挤出，得到圆柱形坯体(直径为3mm)。

将坯体在105℃下烘干2h，然后在350℃下焙烧1.5h，得到脱氯剂。

各原料的用量如表1所示。

表1

	实施例1	比较例1	比较例2	比较例3
					高岭土(重量份)	17	17	17	20
铝酸盐水泥(重量份)	10	10	10	12
					氢氧化钙(重量份)	45	45	45	50
碳酸钠(重量份)	10	10	10	10
					氧化锌(重量份)	5	5	5	5
赤泥(重量份)	5	10	—	—
					电石渣(重量份)	5	—	10	—
羧甲基纤维素(重量份)	1.5	1.5	1.5	1.5
					田菁粉(重量份)	1	1	1	1
聚乙烯醇(重量份)	0.5	0.5	0.5	0.5

比较例4

采用CN101269294A实施例6的方法制备脱氯剂。

比较例5

采用CN101269294A实施例7的方法制备脱氯剂。

实验例

采用如下方法对脱氯剂的性能测试：将脱硫剂粉碎至20～50目，入口煤气中HCl浓度为1000ppm，在空速3000h^-1且温度为80℃的条件下测试，所得结果如表2所示。

表2

由表1和表2可知，碳酸钠、赤泥和电石渣联合使用能够有效地增加脱氯剂的一次性穿透氯容。比较例1的原料中没有加入电石渣，比较例2的原料中没有加入赤泥，比较例3的原料中没有加入电石渣和赤泥，其一次性穿透氯容均小于实施例1。比较例4和5的原料中均没有加入碳酸钠、赤泥和电石渣，其一次性穿透氯容也小于实施例1。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种适用于高炉煤气的脱氯剂，其特征在于，该脱氯剂由包括如下组分的原料制备得到：

所述脱氯剂的使用温度为60～100℃。

2.根据权利要求1所述的脱氯剂，其特征在于，所述原料中还包括水。

3.根据权利要求1或2所述的脱氯剂，其特征在于，所述载体为粘土和铝酸盐水泥。

4.根据权利要求3所述的脱氯剂，其特征在于，所述粘土的用量为10～25重量份，所述铝酸盐水泥的用量为5～15重量份。

5.根据权利要求1或2所述的脱氯剂，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素、田菁粉和聚乙烯醇。

6.根据权利要求5所述的脱氯剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素的用量为0.5～5重量份，所述田菁粉的用量为0.2～5重量份，所述聚乙烯醇的用量为0.1～3重量份。

7.根据权利要求2所述脱氯剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氢氧化钙、碳酸钠、氧化锌、赤泥、电石渣和载体混捏，得到第一混合物；

(2)将第一混合物、粘结剂和水混合均匀，形成第二混合物；将第二混合物成型，得到坯体；

(3)将坯体烘干然后焙烧，得到脱氯剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，烘干温度为80～120℃，烘干时间为0.5～4h，焙烧温度为250～450℃，焙烧时间为0.5～3h。

9.一种组合物在提高适用于高炉煤气的脱氯剂的氯容中的用途，其特征在于，所述组合物包括2～20重量份碳酸钠、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣，所述脱氯剂还包括氢氧化钙、氧化锌、载体和粘结剂。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述组合物由2～20重量份碳酸钠、1～9重量份赤泥和1～9重量份电石渣组成。