CN113813946B - 一种掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高炉煤气脱硫技术领域,具体公开了一种掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用,所述脱硫剂包括活性炭载体、活性组分以及含氧官能团,所述含氧官能团为羧基、羰基、羟基、醚键、醛基、酯基中的一种或几种组合。本发明的脱硫剂掺杂有含氧官能团,可适用于高炉煤气等温度较高且低含氧量的还原气氛,能够利用含氧官能团中的活性氧与H2S进行催化反应,脱硫时无需额外鼓吹空气。本发明的脱硫剂具有温度窗口适应性高、工作硫容高、脱硫精度好以及耐氧等优点,可将高炉煤气中硫化氢浓度降低至10ppm以下,满足超低排放的环保要求。

Description

一种掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用
技术领域
本发明涉及脱硫剂技术领域,特别是涉及一种掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用尤其适用于高炉煤气脱硫领域,也可用于其他废气脱硫净化领域。
背景技术
高炉在冶炼过程中将产生大量高炉煤气,每冶炼1吨铁将产生约1400~1800m3的高炉煤气。高炉煤气作为炼铁过程中的二次能源,在钢铁企业中有着最为广泛的应用。高炉煤气中所含硫化物除了H2S这类无机硫外,还存在大量的有机硫(以COS为主),并且有机硫质量浓度远高于无机硫。不同高炉所产煤气含硫量差异较大,折算平均总H2S浓度在30~220mg/m3,经计算,燃烧后烟气中SO2含量可达33~244mg/m3(燃烧后烟气与煤气比按1.7计算),无法达到国家超低排放建议的50mg/m3(热风炉、加热炉及焙烧等工序)和35mg/m3(锅炉及燃气轮机)。
高炉煤气所含硫化物中,COS直接脱除难度大,目前采用水解剂将COS水解生成H2S,再进一步脱除。而针对H2S的脱除,目前常见的主要有湿法和干法。湿法脱硫是通过除酸塔喷淋碱液脱除H2S,但由于大量喷碱液循环洗涤,不但会降低煤气热值,还会产生大量高盐含硫废水,需要进一步净化处理。相对而言,干法应用更加广泛,干法脱硫是采用脱硫剂催化吸附H2S,使H2S转变成S单质并储存在催化剂体内。脱硫剂常以活性炭作为载体,负载活性组分制备而成,但目前常见的脱硫剂存在以下不足:
(1)高炉煤气温度范围一般在80~200℃,普通的脱硫剂多应用于常温区域(30~70℃),温度窗口适应性差;
(2)高炉煤气作为还原性气氛,氧气含量低至ppm级别,但是H2S催化生成S单质需要足量氧参与,这导致脱硫剂实际应用时脱硫效率不高,需进行补氧,又会导致系统复杂,且影响安全;
(3)普通脱硫剂工作硫容低,一般为20%,实际运行过程中更换频繁(约3个月更换1次),增加企业的脱硫成本,降低效益。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用,用于解决现有的脱硫剂应用于高炉煤气脱硫领域时温度窗口适应性差、脱硫效率不高、工作硫容低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明第一方面提供一种掺杂含氧官能团的脱硫剂,包括活性炭载体、活性组分以及含氧官能团,所述含氧官能团为羧基(-COOH)、羰基(-C=O-)、羟基(-OH)、醚键(-C-O-C-)、醛基(-CHO)、酯基(-COO-)中的一种或几种组合。
进一步,所述活性炭载体占脱硫剂总质量的80~95wt%。
进一步,所述活性组分占脱硫剂总质量的0.1~30wt%,优选为0.1~10wt%。
进一步,所述含氧官能团占脱硫剂总质量的0.1~30wt%。
进一步,所述脱硫剂的活性组分为碱性氧化物和/或碱性氢氧化物。
进一步,所述碱性氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化镍中的一种或几种组合;优选地,所述活性组分中,各组分的质量分数为:氧化镁占0~30%,氧化铝占0~15%,氧化镍占0~10%,且所述活性组分中氧化镁、氧化铝、氧化镍的质量分数不同时为0。碱性氧化物的类别与后续脱硫剂制备过程中的焙烧温度相关,在200~500℃焙烧温度范围内能通过上述碱性金属的硫酸盐或硝酸盐或氢氧化物等分解得到。
进一步,所述碱性氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铁、氢氧化铝中的一种或几种组合;优选地,所述活性组分中,各组分的质量分数为:氢氧化钠占0~30%,氢氧化钾占0~30%,氢氧化铁占0~30%,氢氧化铝占0~30%,且所述活性组分中氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铁、氢氧化铝的质量分数不同时为0。采用上述碱性氢氧化物,溶解性较好,能保证在制备脱硫剂时按照活性组分质量浓度配制成活性组分溶液,以保证活性组分负载量。
进一步,所述脱硫剂的活性炭载体的比表面积>800m2/g,孔容>0.40cm3/g,微孔体积>0.20cm3/g。
进一步,所述脱硫剂的活性炭载体为圆柱状、球状或其他形状的活性炭。
进一步,所述脱硫剂的活性炭载体为煤质或生物质基的活性炭。
本发明第二方面提供了一种如第一方面所述的脱硫剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)活性组分溶液的配制:根据脱硫剂负载量,称取活性组分,溶于去离子水中,制得活性组分溶液;所述活性组分选自钠、钾、镁、铝、镍、铁的硫酸盐或硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种;
(2)活性组分的浸渍:称取活性炭载体,按照等体积浸渍法,加入配制好的活性组分溶液,充分搅拌均匀,然后干燥制得浸渍活性组分的活性炭;
(3)含氧官能团的掺杂:称取浸渍活性组分的活性炭,进行高温焙烧,期间通入氧气和保护气体混合均匀后的气体,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂。
进一步,步骤(1)中,活性组分溶液的质量浓度为0.1~30%。
进一步,步骤(2)中,搅拌时间为10~30h。
进一步,步骤(2)中,干燥温度为100~150℃,干燥时间为5~20h。
进一步,步骤(3)中,高温焙烧期间通入的气体含氧量保持在1~20%,标况体积空速100~500h-1
进一步,步骤(3)中,所述保护气体为氮气、氦气、氩气中的一种。保护气体作用主要是配制混合气体以使氧气浓度保持在1~20%,并保证实验的安全性。
进一步,步骤(3)中,焙烧温度为200~500℃,焙烧时间为2~6h。
本发明第三方面提供如第一方面所述的脱硫剂和/或如第二方面所述方法制备得到的脱硫剂在高炉煤气脱硫领域中的应用。
进一步,将所述脱硫剂应用在高炉煤气脱硫领域中,进料时高炉煤气的温度在80~200℃,高炉煤气的空速200~10000h-1,压力0~1MPa,反应温度为80~200℃,脱硫剂的工作硫容≥40%,脱硫精度0~10ppm,满足超低排放要求。
如上所述,本发明的掺杂含氧官能团的脱硫剂及其制备与应用,具有以下有益效果:(1)本发明提供的脱硫剂以活性炭为载体,经高温焙烧在活性炭上负载活性组分(碱性氧化物和碱性氢氧化物),同时,通入氧气,由于活性炭本身对氧气有吸附作用,被吸附的氧分子首先分解生成氧原子,这些氧原子在与活性炭表面具有不饱和键的碳原子进行化学结合生成氧的配合物,在适宜的焙烧温度下即可生成羰基、醚键、酯基,遇水作用则可形成羧基羟基和醛基。相较于传统的脱硫剂,本发明的脱硫剂掺杂有含氧官能团,可适用于高炉煤气等低含氧量的还原气氛,脱硫时无需额外鼓吹空气,能够利用含氧官能团中的活性氧与H2S进行催化反应,省去了补氧装置的设置,从而降低了高炉煤气脱硫系统的复杂性。
(2)本发明提供的脱硫剂的工作温度适用于高炉煤气(80~200℃),因此高炉煤气脱硫系统无需额外设置降温冷却设备,这样既保障了高炉煤气热值,又降低了能耗损失。
(3)本发明提供的脱硫剂的制备流程简单,所用活性组分便宜易得,制备成本低。
(4)采用本发明的脱硫剂,可将高炉煤气中硫化氢浓度降低至10ppm以下,满足超低排放的环保要求。
综上,本发明提供的脱硫剂具有温度窗口适应性高、工作硫容高、脱硫精度好以及耐氧等优点,尤其适用于高炉煤气脱硫领域,当然,也可用于其他废气脱硫净化领域。
附图说明
图1显示为实施例1所制备的脱硫剂的红外光谱仪表征结果。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种掺杂含氧官能团的脱硫剂,包括活性炭载体、活性组分以及含氧官能团,所述含氧官能团为羧基(-COOH)、羰基(-C=O-)、羟基(-OH)、醚键(-C-O-C-)、醛基(-CHO)、酯基(-COO-)中的一种或几种组合。
其中,所述活性炭载体占脱硫剂总质量的80~95wt%。所述活性炭载体为煤质或生物质基的活性炭,为圆柱状、球状或其他形状,比表面积>800m2/g,孔容>0.40cm3/g,微孔体积>0.20cm3/g。
其中,所述活性组分占脱硫剂总质量的0.1~30wt%,优选为0.1~10wt%。所述活性组分为碱性氧化物和/或碱性氢氧化物。
优选地,所述碱性氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化镍中的一种或几种组合;更优选地,所述活性组分中,各组分的质量分数为:氧化镁占0~30%,氧化铝占0~15%,氧化镍占0~10%,且所述活性组分中氧化镁、氧化铝、氧化镍的质量分数不同时为0。
优选地,所述碱性氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铁、氢氧化铝中的一种或几种组合;更优选地,所述活性组分中,各组分的质量分数为:氢氧化钠占0~30%,氢氧化钾占0~30%,氢氧化铁占0~30%,氢氧化铝占0~30%,且所述活性组分中氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铁、氢氧化铝的质量分数不同时为0。
其中,所述含氧官能团占脱硫剂总质量的0.1~30wt%。
本发明提供的脱硫剂的制备方法包括以下步骤:
(1)活性组分溶液的配制:根据脱硫剂负载量,称取活性组分,溶于去离子水中,充分搅拌均匀,制得活性组分溶液,活性组分溶液的质量浓度为0.1~30%;所述活性组分选自钠、钾、镁、铝、镍、铁的硫酸盐或硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种;
(2)活性组分的浸渍:称取活性炭载体,按照等体积浸渍法,加入配制好的活性组分溶液,搅拌10~30h,充分搅拌均匀,然后于100~150℃干燥5~20h制得浸渍活性组分的活性炭;
(3)含氧官能团的掺杂:称取浸渍活性组分的活性炭,进行高温焙烧,可使用管式炉,焙烧温度200~500℃,焙烧时间2~6h,焙烧期间通入氧气和保护气体混合均匀后的气体,通入的气体含氧量保持在1~20%,标况体积空速100~500h-1,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂。
活性组分溶液具体的,步骤(3)中,所述保护气体为氮气、氦气、氩气中的一种。
相较于传统的脱硫剂,本发明的脱硫剂掺杂有含氧官能团,可适用于高炉煤气等温度较高且低含氧量的还原气氛,能够利用含氧官能团中的活性氧与H2S进行催化反应,脱硫时无需额外鼓吹空气。经过实践,本发明提供的脱硫剂应用在高炉煤气脱硫领域中时,进料时高炉煤气的温度在80~200℃,高炉煤气的空速200~10000h-1,压力0~1MPa,反应温度为80~200℃,脱硫剂的工作硫容≥40%,脱硫精度0~10ppm,满足超低排放要求。
下面具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行具体的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
本实施例中脱硫剂的制备方法如下:
(1)活性组分溶液的配制:称取0.8g氢氧化钠,溶于50mL去离子水中,制得氢氧化钠和硝酸铝混合溶液。
(2)活性组分的浸渍:称取10g直径3×(8~10mm)的球状生物质基活性炭,按照NaOH负载量8wt%,加入配好的活性组分溶液,浸渍15h,120℃干燥10h,制得浸渍活性组分的活性炭。
(3)含氧官能团的掺杂:取浸渍活性组分后的活性炭,使用管式炉进行高温焙烧,期间通入氧气和氮气混合均匀后的气体,其含氧量保持在5%,标况体积空速500h-1,350℃焙烧5h,制得掺杂含氧官能团的脱硫剂,质量为12g。
经赛默飞扫描电镜Apreo S联用EDAX能谱仪Octane Elect Super以及布鲁克红外光谱仪INVENIO S检测,得表1和图1,从表1和图1可知晓,本实施例制得的脱硫剂含有羟基、羰基、羧基等含氧官能团,其氧含量合计为7.7wt%。经计算,本实施例制得的脱硫剂中活性炭载体含量为83.3wt%,活性组分NaOH含量为6.7wt%,含氧官能团含量为8.2wt%~21.7wt%。
表1 SEM+EDS检测活性炭和脱硫剂元素表征结果
取制备好的脱硫剂,装入固定床反应器中,体积空速5000h-1,反应压力0.1MPa;气体为模拟高炉煤气,各组成成分体积比:CO2 40%、CO 40%、O2 0.1%、H2S 200ppm、H2O(g)2%、其余为N2。脱硫反应温度150℃,脱硫剂的工作硫容55wt%,脱硫后模拟高炉煤气中H2S含量10ppm,脱硫效率95%。
实施例2
本实施例中脱硫剂的制备方法如下:
(1)活性组分溶液的配制:称取0.74g硝酸镁和0.21g硝酸铝,溶于50mL去离子水中,制得硝酸镁和硝酸铝混合溶液。
(2)活性组分的浸渍:称取10g直径4×(8~10)mm的柱状煤基活性炭,按照MgO负载量2wt%和Al2O3负载量0.5wt%,加入配好的活性组分溶液,浸渍15h,100℃干燥5h,制得浸渍活性组分的活性炭。
(3)含氧官能团的掺杂:取浸渍活性组分后的活性炭,使用管式炉进行高温焙烧,期间通入氧气和氮气混合均匀后的气体,其含氧量保持在10%,标况体积空速200h-1,500℃焙烧3h,制得掺杂含氧官能团的脱硫剂,质量为11.6g。
根据实施例1中的方法,经检测,本实施例制得脱硫剂含有醚键、酯基、羰基等含氧官能团,其氧含量合计为3.7wt%。经计算,本实施例制得的脱硫剂中活性炭载体含量为86.2wt%,活性组分MgO含量为1.7wt%,活性组分Al2O3含量为0.4wt%,含氧官能团含量为6.5wt%~10.2wt%。
取制备好的脱硫剂,装入固定床反应器中,体积空速10000h-1,反应压力0.15MPa;气体为模拟高炉煤气,各组成成分体积比:CO2 20%、CO 20%、O2 0.2%、H2S 130ppm、H2O(g)4.98%、其余为N2。脱硫反应温度120℃,脱硫剂的工作硫容60wt%,脱硫后模拟高炉煤气中H2S含量10ppm,脱硫效率92.3%。
实施例3
本实施例中脱硫剂的制备方法如下:
(1)活性组分溶液的配制:称取0.30g氢氧化钠和0.05g氢氧化钾,溶于50mL去离子水中,制得氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液。
(2)活性组分的浸渍:称取10g直径3~5mm的球状煤基活性炭,按照NaOH负载量3wt%和KOH负载量0.5wt%,加入配好的活性组分溶液,浸渍20h,150℃干燥7h,制得浸渍活性组分的活性炭。
(3)含氧官能团的掺杂:将浸渍活性组分后的活性炭使用管式炉进行高温焙烧,期间通入氧气和氮气混合均匀后的气体,其含氧量保持在20%,标况体积空速100h-1,200℃焙烧2h,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂,质量为10.8g。
根据实施例1中的方法,经检测,本实施例制得脱硫剂含有羟基、羧基、醛基等含氧官能团,其氧含量合计为2.5wt%。经计算,本实施例制得的脱硫剂中活性炭载体含量为92.6wt%,活性组分NaOH含量为2.8wt%,活性组分KOH含量为0.5wt%,含氧官能团含量为2.7wt%~7.0wt%。
取制备好的脱硫剂,装入固定床反应器中,体积空速5000h-1,反应压力0.25MPa,气体为某钢厂高炉煤气,经COS水解转化后,高炉煤气中H2S含量48ppm,COS含量2ppm,脱硫反应温度150℃,脱硫剂的工作硫容42wt%,脱硫后模拟高炉煤气中H2S含量5ppm,脱硫效率89.6%。
实施例4
本实施例中脱硫剂的制备方法如下:
(1)活性组分溶液的配制:称取1.11g硝酸镁和0.24g硝酸镍,溶于50mL去离子水中,制得硝酸镁和硝酸镍混合溶液。
(2)活性组分的浸渍:称取10g直径3~5mm的无定型颗粒状生物质基活性炭,按照MgO负载量3wt%和NiO负载量1wt%,加入配好的活性组分溶液,浸渍30h,120℃干燥10h,制得浸渍活性组分的活性炭。
(3)活性组分的负载:称取10g浸渍活性组分的活性炭,使用管式炉进行高温焙烧,期间通入氧气和氦气混合均匀后的气体,其含氧量保持在15%,标况体积空速200h-1,500℃焙烧3h,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂,质量为11.5g。
根据实施例1中的方法,经检测,本实施例制得脱硫剂含有醚键、酯基、羰基等含氧官能团,其氧含量合计为5.5wt%。经计算,本实施例制得的脱硫剂中活性炭载体含量为87.0wt%,活性组分MgO含量为2.6wt%,活性组分NiO含量为0.9wt%,含氧官能团含量为9.6wt%~15.1wt%。
取制备好的脱硫剂,装入固定床反应器中,体积空速2000h-1,反应压力0.20MPa,气体为某钢厂高炉煤气,经COS水解转化后,高炉煤气中H2S含量50ppm,COS含量10ppm,脱硫反应温度120℃,脱硫剂的工作硫容45wt%,脱硫后模拟高炉煤气中H2S含量4ppm,脱硫效率92%。
实施例5
本实施例中脱硫剂的制备方法如下:
(1)活性组分溶液的配制:称取1.11g硝酸镁和0.5g硫酸铁,溶于50mL去离子水中,制得硝酸镁和硫酸铁混合溶液。
(2)活性组分的浸渍:称取10g直径3~5mm的无定型颗粒状生物质基活性炭,按照MgO负载量3wt%和Fe2O3负载量2wt%,加入配好的活性组分溶液,浸渍10h,100℃干燥20h,制得浸渍活性组分的活性炭。
(3)活性组分的负载:称取10g浸渍活性组分的活性炭,使用管式炉进行高温焙烧,期间通入氧气和氦气混合均匀后的气体,其含氧量保持在1%,标况体积空速300h-1,500℃焙烧6h,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂,质量为11.8g。
根据实施例1中的方法,经检测,本实施例制得脱硫剂含有醚键、羰基等含氧官能团,其氧含量合计为1.1wt%。经计算,本实施例制得的脱硫剂中活性炭载体含量为84.7wt%,活性组分MgO含量为2.5wt%,活性组分Fe2O3含量为1.7wt%,含氧官能团含量为1.9wt%~3.0wt%。
取制备好的脱硫剂,装入固定床反应器中,体积空速2000h-1,反应压力0.20MPa,气体为某钢厂高炉煤气,经COS水解转化后,高炉煤气中H2S含量50ppm,COS含量10ppm,脱硫反应温度120℃,脱硫剂的工作硫容45wt%,脱硫后模拟高炉煤气中H2S含量4ppm,脱硫效率92%。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种掺杂含氧官能团的脱硫剂,其特征在于,包括活性炭载体、活性组分以及含氧官能团,所述含氧官能团为羧基-COOH、羰基-C=O-、羟基-OH、醚键-C-O-C-、醛基-CHO、酯基-COO-中的一种或几种组合;所述活性炭载体占脱硫剂总质量的80~95 wt%,所述活性组分占脱硫剂总质量的0.1~30 wt%,所述含氧官能团占脱硫剂总质量的0.1~30 wt%;所述脱硫剂的活性组分为碱性氧化物和/或碱性氢氧化物,所述碱性氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化镍中的一种或几种组合,所述碱性氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铁、氢氧化铝中的一种或几种组合;
所述脱硫剂的活性炭载体的比表面积>800 m2/g,孔容>0.40 cm3/g,微孔体积>0.20cm3/g;
所述脱硫剂的制备方法包括以下步骤:
(1)活性组分溶液的配制:根据脱硫剂负载量,称取活性组分,溶于去离子水中,制得活性组分溶液;所述活性组分选自钠、钾、镁、铝、镍、铁的硫酸盐或硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种;
(2)活性组分的浸渍:称取活性炭载体,按照等体积浸渍法,加入配制好的活性组分溶液,充分搅拌均匀,搅拌时间为10~30 h,然后干燥制得浸渍活性组分的活性炭;
(3)含氧官能团的掺杂:称取浸渍活性组分的活性炭,进行高温焙烧,焙烧温度为200~500℃,期间通入氧气和保护气体混合均匀后的气体,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂,其特征在于: 所述脱硫剂的活性炭载体为圆柱状、球状或其他形状的活性炭。
3.根据权利要求1所述的脱硫剂,其特征在于:所述脱硫剂的活性炭载体为煤质或生物质基的活性炭。
4.根据权利要求1-3任一项所述的脱硫剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)活性组分溶液的配制:根据脱硫剂负载量,称取活性组分,溶于去离子水中,制得活性组分溶液;所述活性组分选自钠、钾、镁、铝、镍、铁的硫酸盐或硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种;
(2)活性组分的浸渍:称取活性炭载体,按照等体积浸渍法,加入配制好的活性组分溶液,充分搅拌均匀,搅拌时间为10~30 h,然后干燥制得浸渍活性组分的活性炭;
(3)含氧官能团的掺杂:称取浸渍活性组分的活性炭,进行高温焙烧,焙烧温度为200~500℃,期间通入氧气和保护气体混合均匀后的气体,制得所述掺杂含氧官能团的脱硫剂。
5.根据权利要求4所述的脱硫剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,活性组分溶液的质量浓度为0.1~30%。
6.根据权利要求4所述的脱硫剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,干燥温度为100~150℃,干燥时间为5~20 h。
7.根据权利要求4所述的脱硫剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,高温焙烧期间通入的气体含氧量保持在1~20%,标况体积空速100~500 h-1
和/或,步骤(3)中,所述保护气体为氮气、氦气、氩气中的一种;
和/或,步骤(3)中,焙烧时间为2~6 h。
8.根据权利要求1-3任一项所述的脱硫剂和/或根据权利要求4-7任一项所述的方法制备得到的脱硫剂在高炉煤气脱硫领域中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115093005B (zh) * 2022-06-27 2023-11-10 中节能工程技术研究院有限公司 一种废碱液氧化脱硫方法
CN116371392A (zh) * 2023-03-07 2023-07-04 中国科学院过程工程研究所 一种一体化脱硫脱氰催化剂及其制备方法与应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999047244A1 (fr) * 1998-03-18 1999-09-23 Ke Lin Desulfurant et son procede de preparation
GB0804572D0 (en) * 2008-03-12 2008-04-16 Johnson Matthey Plc Preparation of desulphurisation materials
CN101428239A (zh) * 2008-12-16 2009-05-13 宁夏大学 活性炭基催化剂载体和催化剂及其制备方法和应用
CN108516549A (zh) * 2018-04-19 2018-09-11 句容市盛达环保净化材料有限公司 一种活性炭的制备方法
CN108970610A (zh) * 2018-07-23 2018-12-11 福州大学 一种活性炭负载钌基氨合成催化剂的制备方法
CN110227507A (zh) * 2019-06-17 2019-09-13 浙江工业大学 一种高稳定性的超低汞催化剂及其制备方法和应用
CN112058273A (zh) * 2020-08-26 2020-12-11 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高炉煤气脱硫催化剂及其制备方法和应用
CN112546851A (zh) * 2020-11-13 2021-03-26 中国科学院过程工程研究所 一种活性炭及其制备方法和在脱硫中的用途

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999047244A1 (fr) * 1998-03-18 1999-09-23 Ke Lin Desulfurant et son procede de preparation
GB0804572D0 (en) * 2008-03-12 2008-04-16 Johnson Matthey Plc Preparation of desulphurisation materials
CN101428239A (zh) * 2008-12-16 2009-05-13 宁夏大学 活性炭基催化剂载体和催化剂及其制备方法和应用
CN108516549A (zh) * 2018-04-19 2018-09-11 句容市盛达环保净化材料有限公司 一种活性炭的制备方法
CN108970610A (zh) * 2018-07-23 2018-12-11 福州大学 一种活性炭负载钌基氨合成催化剂的制备方法
CN110227507A (zh) * 2019-06-17 2019-09-13 浙江工业大学 一种高稳定性的超低汞催化剂及其制备方法和应用
CN112058273A (zh) * 2020-08-26 2020-12-11 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种高炉煤气脱硫催化剂及其制备方法和应用
CN112546851A (zh) * 2020-11-13 2021-03-26 中国科学院过程工程研究所 一种活性炭及其制备方法和在脱硫中的用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
梁娟等."低温Ni/AC脱硫剂的制备与表征".四川大学学报(工程科学版).2013,第45卷(第1期),摘要,第1.1节,第2.1节,表1. *

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