一种脱砷剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种脱砷剂及其制备方法与应用。所述脱砷剂包括载体以及负载在所述载体上的活性组分；所述载体为镁铝尖晶石；所述活性组分包括NiMn2O4尖晶石。所述脱砷剂的制备方法包括如下步骤：将镍前驱物和锰前驱物的水溶液与所述镁铝尖晶石等体积浸渍静置4～8h，得到样品；再将所述样品于120℃～140℃下干燥4～8h；将干燥后的所述样品置于350℃～550℃环境下焙烧2～6h，制得所述脱砷剂。所述脱砷剂稳定性好，砷容高，能在高压、高温、高汽气比和高浓度CO条件下的煤制合成气中进行脱砷处理，且水煤气变换副反应以及其他副反应如甲烷化、费托合成程度低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤化工领域，具体涉及一种脱砷剂及其制备方法与应用。
技术介绍
煤炭是我国的重要资源，煤制合成气技术是煤资源的主要利用方式之一。一般情况下，煤先经各种气化技术，如水煤浆加压气化技术、粉煤加压气化技术和固定床加压气化技术等气化后，再经催化剂进行净化和催化，调节H/C后，得到煤制合成气。这些合成气可以合成后续的各种产品，如氨、甲醇、氢、油和乙二醇等。上述气化技术得到的合成气成分非常复杂，除了具有高压、高浓度H2S以及高汽气比和高浓度CO的特点外，同时，还产生微量O2、AsH3、HCN、重金属等其它杂质，这些杂质都需要脱除或转化。而其中的砷化物的脱除至关重要，因为后续的各种催化剂，如水煤气变换催化剂等对砷化物十分敏感，几十ppb(parts per billion)的砷化物就可致使催化剂中毒而快速失活，影响装置的正常运行。所以，煤制合成气在使用之前，必须对其进行脱砷处理。目前，常用的脱砷为在载体上负载活性成分来进行脱砷处理。如，载体可以选择活性炭、多孔无定型镁铝结晶石等，活性成分可以选择金属氧化物等。中国专利文献CN105536689A公开了一种负载型脱砷剂及其制备方法。该负载型脱砷剂以多孔无定型镁铝结晶石为载体、CuO和/或NiO为
活性组分。该负载型脱砷剂具有吸附容量大、脱砷率大、稳定性高的优点。但是，上述专利文献公开的技术方案存在如下区别技术特征：1)活性组分，特别是CuO，本身即可作为水煤气变换反应的催化剂，在脱砷过程中易导致煤制合成气发生水煤气变换副反应以及其他副反应如甲烷化、费托合成等；2)多孔无定型镁铝结晶石性质不稳定，无定型形态易受外界(特别是高压、高温、高汽气比、高浓度CO)影响，导致其性能改变，进而会加剧脱砷过程中煤制合成气的水煤气变换副反应的发生。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的是脱砷剂在脱砷过程中易导致煤制合成气发生水煤气变换副反应以及其他副反应如甲烷化、费托合成等问题，从而提供一种脱砷过程中水煤气变换副反应低、吸附容量大、脱砷精度好、脱砷率高、性能稳定性高的脱砷剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所提供的脱砷剂，包括载体以及负载在所述载体上的活性组分；所述载体为镁铝尖晶石；所述活性组分包括NiMn2O4尖晶石。所述镁铝尖晶石的比表面积为150m2/g～280m2/g；所述镁铝尖晶石的结晶度为85～95％。所述活性组分与所述载体的质量比为(4.5～30)：100。进一步地，所述活性组分与所述载体的质量比为(5～22)：100。所述活性组分还包括NiO和/或MnO2；所述NiO与所述载体的质量比为(5～15)：100；所述MnO2与所述载体的质量比为(5～15)：100。本专利技术还提供了上述脱砷剂的制备方法，包括如下步骤：将镍前驱物和锰前驱物的水溶液与所述镁铝尖晶石等体积浸渍静置4～8h，得到样品；再将所述样品于120℃～140℃下干燥4～8h；将干燥后的所述样品置于350℃～550℃环境下焙烧2～6h，制得所述脱砷剂。所述镁铝尖晶石的制备方法，包括如下步骤：S1、将镁源和铝源与酸性水溶液进行混捏，其中，所述铝源和所述镁源的摩尔比按MgO/Al2O3计为(0.8～1.2)：(1.5～2)，所述酸性水溶液为硝酸水溶液和/或醋酸水溶液，所述酸性水溶液的摩尔浓度为1mol/L-3mol/L；S2、将混捏后的混合物与添加剂按质量比为(0.64～1.2)：125混合均匀后进行成型，其中，所述添加剂为草酸、柠檬酸、硅酸中的至少一种；S3、对成型后的混合物进行干燥、焙烧，冷却后得到所述镁铝尖晶石。所述步骤S1中，所述铝源为Al2O3·H2O、拟薄水铝石、Al2O3·3H2O、硝酸铝、Al2O3粉中的至少一种；所述镁源为MgO、Mg(OH)2、碱式碳酸镁中的至少一种；所述步骤S2中，所述添加剂为草酸、柠檬酸和硅酸，其中，所述草酸、所述柠檬酸、所述硅酸的摩尔比为1:(0.8～1.2):(0.8～2)。所述干燥步骤的温度为70℃～130℃，时间为2h-10h；所述焙烧步骤的温度为550℃-650℃，焙烧时间为2h-8h。另外，本专利技术还提供了上述脱砷剂在煤制合成气脱砷工艺中的应用，所述煤制合成气脱砷工艺的反应条件如下：温度为250-300℃、压力：4.0
～6.0MPa、汽气比为1.0～1.8、煤制合成气中CO含量为40-50wt％。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术实施例所提供的脱砷剂，通过选择镁铝尖晶石为载体，并将负载于其上的NiMn2O4尖晶石作为活性成分。高结晶度的镁铝尖晶石不但能够提供丰富的孔道，而且在高压、高温、高汽气比和高浓度CO条件下具有较高的稳定性，在煤制合成气中进行脱砷处理，不会发生相变、水合反应以及其他反应，从而保证了脱砷反应的稳定性。而活性成分NiMn2O4尖晶石对水煤气变换副反应的催化特性是惰性的，结构稳定、砷容高。选择镁铝尖晶石和NiMn2O4尖晶石分别作为载体和活性成分，两者晶体结构相同，不但结合度高，使得活性成分能够有效参与脱砷反应；而且稳定性强，有效降低了使水煤气变换的副反应以及其他副反应的发生，保证了脱砷效果。2)本专利技术实施例所提供的脱砷剂，通过选择镁铝尖晶石和NiMn2O4尖晶石，在面对煤制合成气中高浓度的H2S时，NiMn2O4不会被H2S硫化而失去活性，耐硫性能好。3)本专利技术实施例所提供的脱砷剂，采用NiMn2O4作为活性组分，通过浸渍法合成，生产工艺简单，比表面积较大，活性金属组分分散性好，通过控制上述活性组分的比例可以得到具有大于15wt％砷容的脱砷剂，且可以实现煤合成气的深度脱砷，效率高达99％以上。4)本专利技术实施例所提供的脱砷剂，在模拟煤制合成气为CO 45wt％、CO2wt 5.0％、H2S 1000ppm、As 0.23ppm、其余为H2的条件下，于温度为300℃、压力为4.0MPa、空速为3000h-1、汽气比为1.5的条件下，将脱
砷剂用于模拟煤制合成气的脱砷处理，经过测试，水煤气变换副反应活性(以CO转化率计％)低于6％，脱砷率仍能高达98.8％以上。5)本专利技术实施例所提供的脱砷剂的制备方法，通过将镍前驱物和锰前驱物的水溶液与所述镁铝尖晶石等体积浸渍静置4～8h，再将浸渍后的样品于120℃～140℃干燥4～8h，350℃～550℃焙烧2～6h，制得所述脱砷剂。通过浸渍使镍前驱物和锰前驱物充分分散在镁铝尖晶石载体上，再经过焙烧使NiO和MnO2转化为NiMn2O4尖晶石，生产工艺简单、生产成本低。具体实施方式为了更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术做进一步描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求来限定。实施例1本实施例提供了一种脱砷剂及其制备方法。该脱砷剂由载体以及负载在载体上的活性组分；载体为比表面积为173.2m2/g、结晶度为88％的镁铝尖晶石，活性组分为NiMn2O4尖晶石，活性组分与载体的质量比为12：100。本实施例所述的脱砷剂的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱砷剂，包括载体以及负载在所述载体上的活性组分；其特征在于，所述载体为镁铝尖晶石；所述活性组分包括NiMn2O4尖晶石。

【技术特征摘要】
1.一种脱砷剂，包括载体以及负载在所述载体上的活性组分；其特征在于，所述载体为镁铝尖晶石；所述活性组分包括NiMn2O4尖晶石。2.根据权利要求1所述的脱砷剂，其特征在于，所述镁铝尖晶石的比表面积为150m2/g～280m2/g；所述镁铝尖晶石的结晶度为85～95％。3.根据权利要求1或2所述的脱砷剂，其特征在于，所述活性组分与所述载体的质量比为(4.5～30)：100。4.根据权利要求3所述的脱砷剂，其特征在于，所述活性组分与所述载体的质量比为(5～22)：100。5.根据权利要求1-4中任一项所述的脱砷剂，其特征在于，所述活性组分还包括NiO和/或MnO2；所述NiO与所述载体的质量比为(5～15)：100；所述MnO2与所述载体的质量比为(5～15)：100。6.一种权利要求1-5任一项所述的脱砷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将镍前驱物和锰前驱物的水溶液与所述镁铝尖晶石等体积浸渍静置4～8h，得到样品；再将所述样品于120℃～140℃下干燥4～8h；将干燥后的所述样品置于350℃～550℃环境下焙烧2～6h，制得所述脱砷剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镁铝尖晶石的
\t制备方法，包括如下步骤：S1、将镁源和铝源与酸性水溶液进行混捏，其中，所述铝源和所述镁源的摩尔比按...

【专利技术属性】
技术研发人员：江莉龙，雷淦昌，曹彦宁，马永德，
申请(专利权)人：福州大学化肥催化剂国家工程研究中心，福建三聚福大化肥催化剂国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35