CN1133732C

CN1133732C - 高温煤气铁酸锌精脱硫剂及制备

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Publication number: CN1133732C
Application number: CNB011110325A
Authority: CN
Inventors: 李春虎; 樊惠玲; 李彦旭; 上官炬; 梁生兆; 沈芳; 赵蕴清; 朴玲钰
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2001-03-24
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: CN1317548A

Abstract

一种高温煤气铁酸锌精脱硫剂属于脱硫剂制备领域。该脱硫剂由含25-40(wt)%的赤泥，30-45%的锌盐，20-30%的粘和剂，4-8%的造孔剂及2-5%的玻璃粉，经研磨、混匀，加水捏合，挤条成型，再经烘干和高温焙烧而成。该脱硫剂具有有强度高、精度高及抗粉化的特性，可用于整体煤气化联合循环发电和燃料电池发电技术的关键技术-高温煤气净化领域和以煤、石油、天然气为原料制备的化工原料气的脱硫净化领域。

Description

高温煤气铁酸锌精脱硫剂及制备

本发明高温煤气铁酸锌精脱硫剂属于脱硫剂制备领域，具体来讲涉及整体煤气化联合循环发电和燃料电池发电技术中的高温煤气净化剂以及以煤、石油、天然气为原料制备的化工原料气的脱硫净化剂的制备方法。

煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，以煤发电是煤炭最经济利用的手段，最新崛起的煤气蒸汽联合循环发电(ICGG)和燃料电池发电技术将是煤洁净、高效利用的最佳途径。我国是煤炭大国，煤炭占能源消费的76％，提高煤炭利用效率和严格控制环境污染是目前面临的一项重要研究课题。煤气化产生的气体会不可避免地产生H₂S、COS、CS₂(其中90％以上为H₂S)HCN、NO_X和HCl等组份。这些组份高温进入燃气轮机内，会腐蚀叶片，降低燃气轮机寿命，排放气也会严重污染环境。因此，对煤气中H₂S、COS、NO_X等组分的脱除就显得十分必要。这就决定了高温煤气脱硫是IGCC的关键技术之一。

煤气脱硫可以采用湿法和干法进行，湿法脱硫虽技术成熟，但需在常温下进行，会浪费煤气中的显热，而高温煤气干法净化同湿法相比不仅可节省换热设备，省去废水处理系统，并可提高发电效率、增加输出功率、降低发电成本，而且硫回收弹性大。应该注意的是尽管国外发达国家对高温煤气净化(脱硫)研究已有二十多年的历史，但至今未能工业化。目前世界上运行的几套IGCC示范电厂中，仍沿用湿法脱硫，究其原因，并不是脱硫剂的脱硫效率和硫容高低，而是上述脱硫剂高温使用过程中的粉化问题。这严重影响了脱硫剂的再生，还会引起脱硫剂的损耗和煤气尘含量的增加，是制约高温煤气脱硫实现稳定运行和工程化的最大障碍之一。因此，无论从技术还是从国情考虑，都亟待开发适合我国国情的低价格、高硫容、高强度的高温煤气脱硫剂。针对目前高温煤气脱硫中存在的不可避免的脱硫剂粉化问题以及多年来太原理工大学在脱硫研究方面积累的丰富的理论和工业化实践经验提出了脱硫路线分两步进行，即粗脱加精脱的创新性思路。

本发明高温煤气铁酸锌精脱硫剂及制备的目的在于有效克服前述脱硫剂存在的易粉化的缺陷，提高脱硫剂强度和脱硫精度，从而提供一种强度高、抗粉化、制备方法简单的高温煤气精脱硫剂。

本发明高温煤气铁酸锌精脱硫剂，其特征在于是以钢厂废料赤泥和锌盐为主要原料，添加不同硅铝比的层柱状化合物、造孔剂及玻璃粉组成，其主要活性成份为铁酸锌，其铁酸锌含量为30-60(wt)％，SiO₂15-25(wt)％，Al₂O₃3-10(wt)％，其余为微量的氧化钙、氧化镁和氧化钛。

如上所述的高温煤气铁酸锌精脱硫剂的制备方法，首先是将25-40(wt)％的赤泥与30-45(wt)％的锌盐混匀，再加入20-30(wt)％的粘和剂，和4-8(wt)％的造孔剂，以及2-5(wt)％的玻璃粉，经混匀后，加入一定量水捏合，室温放置1-6小时，用挤条机制成圆柱型(φ3-5mm)脱硫剂，经烘干或风干后，在700-900℃焙烧6-10小时活化，再经淬冷或自然冷却制成。

如上所述的高温煤气铁酸锌精脱硫剂的制备方法，其特征在于是：所述的粘和剂选自砖瓦土、耐火土、铸型粘土、高岭石等含有不同硅铝比的层状化合物，所述的造孔剂选自木质素、淀粉、羧甲基纤维素等。

脱硫剂的活性评价是在固定床石英反应器内进行，反应器内径20毫米，脱硫剂为φ3-5毫米的正圆柱形，床层反应温度500℃，空速2000小时^-1，反应气体组成为H₂43％，CO₂13％，CO 30％，N₂14％，进口硫化氢浓度2-4g/M³，原料气进入反应器前，经水浴带50℃的饱和水。当脱硫剂的脱硫效率降低到70％时，即认为穿透，停止脱硫实验，待反应器降温至400℃左右，通氧气和水蒸气对硫化后的脱硫剂进行再生，以达到循环使用的目的。

本发明高温煤气铁酸锌精脱硫剂用于整体煤气化联合循环发电和燃料电池发电技术中的高温煤气净化脱硫及合成氨、合成醇、F-T合成油等Cl化学和其它化工原料气的净化脱硫。

实施例

按前所述的高温煤气铁酸锌精脱硫剂的制备方法，称取赤泥330g，硝酸锌370g，耐火土250g，淀粉50g，玻璃粉25g，经混匀后，加入50ml水捏合，室温放置4小时，用挤条机制成圆柱型(φ3-5)脱硫剂，经烘干或风干后，在800℃焙烧8小时，自然冷却制成。

按上述方法制备出的铁酸锌精脱硫剂连续硫化/再生运行十次，一次硫容不低于25％。

Claims

1.一种高温煤气铁酸锌精脱硫剂，其特征在于以钢厂废料赤泥和锌盐为主要原料，添加不同硅铝比的层柱状化合物粘和剂、造孔剂及玻璃粉，其组成为赤泥25-40(wt)％、锌盐30-45(wt)％，粘和剂20-30(wt)％，造孔剂4-8(wt)％，玻璃粉2-5(wt)％，其主要活性成份为铁酸锌，其铁酸锌含量为30-60(wt)％，SiO₂ 15-25(wt)％，Al₂O₃ 3-10％，其余为微量的氧化钙、氧化镁和氧化钛。

2.按照权利要求1所述的高温煤气铁酸锌精脱硫剂，其特征在于是：所述的粘和剂选自砖瓦土、耐火土、铸型粘土或高岭石含有不同硅铝比的层柱状化合物，所述的造孔剂选自木质素、淀粉或羧甲基纤维素。

3.权利要求1所述的高温煤气铁酸锌精脱硫剂的制备方法，首先是将25-40(wt)％的赤泥与30-45(wt)％的锌盐混匀，再加入20-30(wt)％的粘和剂，和4-8(wt)％的造孔剂以及2-5(wt)％的玻璃粉，经混匀后，加入一定量水捏合，室温放置1-6小时，用挤条机制成圆柱型(φ3-5mm)脱硫剂，经烘干或风干后，在700-900℃焙烧6-10小时活化，再经淬冷或自然冷却制成。