可同时脱除垃圾气化中COS和H制造技术

本发明专利技术公开了一种可同时脱除垃圾气化中COS和H

Can simultaneously remove COS and h in waste gasification

【技术实现步骤摘要】
可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及脱硫催化剂的制备
，具体涉及一种用于脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂及其制备方法。
技术介绍
现如今，“垃圾围城”已经成为制约许多地区发展、影响人民生活质量的重要因素之一。生活垃圾不仅占用大量的土地，而且对人类赖以生存的环境造成了持续性的污染，进而对人类的健康构成威胁。垃圾气化是将生活垃圾经过粉碎、干燥等预处理后进入气化炉中发生的气化反应，气化产生的可燃气体温度降至400℃左右后送入燃煤锅炉炉膛进行燃烧。垃圾在气化过程中还会产生大量的有毒物质，其中含硫化合物包括无机硫(H2S)和有机硫(COS等)。因此，为了降低垃圾气化过程中产生的含硫化合物对环境的污染，学者们做了相关研究，主要的研究报道有：申请号201910459266.5公开了一种脱硫催化剂及其制备方法和应用，其活性物质包括三氧化二铁、氧化钴、氧化钼和氧化锌，其中Fe：Co：Mo质量比(1～5):(1～4):(1～5.5)，载体为炭，优先选取活性炭。锌的加入量以使所述脱硫催化剂中锌占比为1～20wt％。该脱硫催化剂以炭为基础，针对气源中需要同时脱除多种硫化物而研制，可将气源中羰基硫、硫醇和硫化氢在同一工艺条件下一体化脱除；该脱硫催化剂可以有效地用于含硫尾气脱硫净化，脱硫率达98.5％。然而，该催化剂以活性炭为载体，孔径结构是微孔结构，羰基硫和硫化氢一步催化氧化为单质硫，负载催化剂表面时则会堵塞孔道，造成催化剂使用寿命有限。申请号201210208285.9公开了一种用于吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫的洁净剂，以活性炭为载体，可溶性的锌盐和铜盐为活性组分。其制备步骤包括：首先将活性组分锌盐和铜盐配制成水溶液；然后将活性组分溶液和活性炭溶液混合，在室温条件下，搅拌，得到负载活性金属载体的溶液；随后将负载活性金属载体的溶液，干燥，得到负载活性金属载体的颗粒；最后将负载活性金属载体的颗粒进行氧化处理，洗涤干燥，得到成品洁净剂。然而，该洁净剂的活性组分为可溶性锌盐(硝酸锌或醋酸锌)，溶解于水中后，均显酸性，负载在载体上时，容易造成活性组分流失。吸附天然气尾气中硫化氢和羰基硫时需要温度不高，一般为常温，而垃圾气化温度都很高，可达到300-400℃，若脱除常温下的硫化氢和羰基硫，应增加气体降温设备，设备投资较大，成本较高。若使用该清洁剂直接脱除硫化氢和羰基硫容易导致活性组分失活，从而无法达到预期的脱硫效果。申请号201410856116.5公开了一种同时脱除硫化氢和羰基硫的脱硫剂，包括以下步骤：将含锌化合物、粘结剂和促进剂混捏成型；将混捏成型的混合物烘干，得到干燥的脱硫载体前体；将得到的脱硫载体前体进行焙烧，得到脱硫剂载体；使用第一铜盐溶液对所述脱硫剂载体进行浸渍，将铜活性组分负载在所述脱硫剂载体上；其中所述第一铜盐溶液为碱式碳酸铜的氨水溶液；对得到的浸渍后的样品进行烘干、焙烧后，即得所述同时脱除硫化氢和羰基硫的脱硫剂。然而，其载体混捏成型可能存在有毒物质与活性组分接触面积较小，负载不均匀,同样存在孔道容易堵塞等问题。综上所述，现有技术中的催化剂因存在活性组分易流失、孔道易堵塞等问题而无法高效率的脱除垃圾气化尾气中产生的COS和H2S。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的活性组分易流失从而导致活性组分失活、催化剂孔道易堵塞的技术问题，本专利技术提出了一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂及其制备方法，其以介孔分子筛为载体，其具有二维六方结构，且孔径大、孔道之间相互连接，引入活性组分后，可避免孔道堵塞，该方法制备得到的催化剂脱硫效率好。本专利技术的任务之一在于提供一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂的制备方法，依次包括以下步骤：S1、以介孔分子筛SBA-15作为载体，对所述的介孔分子筛SBA-15进行预处理：将所述的介孔分子筛SBA-15溶于乙醇中水浴回流，经洗涤、干燥后，将其溶于正己烷中超声分散，并逐滴加入改性剂以引入卤素原子对介孔分子筛SBA-15外表面进行改性，超声分散一段时间，将超声处理后的介孔分子筛SBA-15移入容器中进行回流，经过滤、洗涤、干燥后，得预处理后的介孔分子筛SBA-15；S2、配制活性组分溶液，所述的活性组分溶液为MnSn、FeSn或ZnSn溶液中的一种；S3、将步骤S1预处理后的介孔分子筛SBA-15与所述的活性组分溶液混合均匀，置于磁力搅拌器中匀速搅拌一段时间，静置、干燥；S4、将步骤S3经干燥后所得固体置于450～550℃的温度下焙烧4～6h，焙烧完成后自然冷却至室温，经研磨、干燥后，在N2气氛下煅烧，即得催化剂。上述技术方案中，其一作为载体的介孔分子筛SBA-15，其为二维六方结构，孔径大且孔道之间相互连接，引入活性组分后，可以避免堵塞孔道，然而，向该介孔分子筛中直接负载活性组分成为一个技术难题，不对介孔分子筛进行处理无法直接负载，因此，本专利技术首先脱除介孔分子筛SBA-15的模板剂，再向其中引入卤素原子进行改性，活性组分通过表面张力进去分子筛的孔道中，由于硅与卤素原子的键能较弱，与活性组分的相互作用比较容易，从而可以将活性组分负载在SBA-15的固定位置。上述方案中，介孔分子筛SBA-15的选取及其预处理步骤作为一个整体，是后续负载活组分的一个充分必要条件，经卤素原子改性后的介孔分子筛，与活性组分溶液混合均匀、经干燥、焙烧等工艺，制备得到的催化剂能在较宽的温度范围内具有较好的COS和H2S同时脱除效率。进一步的，步骤S1中，上述的改性剂为氯甲基三甲基硅烷、溴乙酸叔丁酯或氢碘酸中的一种，通过上述的氯甲基三甲基硅烷引入氯原子，通过上述的溴乙酸叔丁酯引入溴原子，通过上述的氢碘酸引入碘原子。进一步优选，上述的改性剂为氯甲基三甲基硅烷。进一步优选，步骤S2中的活性组分溶液为MnSn溶液。进一步的，上述的MnSn溶液的配制步骤为：称取2.5g50％Mn(NO3)2溶液，在烧杯中配置50mL溶液；称取1.02gSnCl4·5H2O，在烧杯中配置50mL溶液；将两种溶液充分混合均匀，即得MnSn溶液。进一步的，步骤S1中，上述的介孔分子筛SBA-15溶于乙醇中水浴温度设定为60～80℃，回流时间为10～13h，经洗涤干燥以脱除介孔分子筛SBA-15的模板剂；上述的SBA-15分子筛与乙醇的质量体积配比为1:20g/mL。进一步的，步骤S3中，搅拌10～14h，静置10～14h，在温度为70～90℃的烘箱中干燥。进一步的，上述的煅烧温度为450～550℃。进一步的，步骤S1中，溶于正己烷中超声处理20～30min，逐滴加入改性剂加氯甲基三甲基硅烷后继续超声处理20～40min。本专利技术的另一任务在于提供上述制备方法制备得到的可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂。上述的催化剂中，锰、锡分别占所述催化剂质量的5～20wt％、5～15wt％。本专利技术催化剂的主要反应原理为：首先对未脱除模板剂的SBA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可同时脱除垃圾气化中COS和H

【技术特征摘要】
1.一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、以介孔分子筛SBA-15作为载体，对所述的介孔分子筛SBA-15进行预处理：
将所述的介孔分子筛SBA-15溶于乙醇中水浴回流，经洗涤、干燥后，将其溶于正己烷中超声分散，并逐滴加入改性剂以引入卤素原子对介孔分子筛SBA-15外表面进行改性，超声分散一段时间，将超声处理后的介孔分子筛SBA-15移入容器中进行回流，经过滤、洗涤、干燥后，得预处理后的介孔分子筛SBA-15；
S2、配制活性组分溶液，所述的活性组分溶液为MnSn、FeSn或ZnSn溶液中的一种；
S3、将步骤S1预处理后的介孔分子筛SBA-15与所述的活性组分溶液混合均匀，置于磁力搅拌器中匀速搅拌一段时间，静置、干燥；
S4、将步骤S3经干燥后所得固体置于450～550℃的温度下焙烧4～6h，焙烧完成后自然冷却至室温，经研磨、干燥后，在N2气氛下煅烧，即得催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的改性剂为氯甲基三甲基硅烷、溴乙酸叔丁酯或氢碘酸中的一种，通过所述的氯甲基三甲基硅烷引入氯原子，通过所述的溴乙酸叔丁酯引入溴原子，通过所述的氢碘酸引入碘原子。


3.根据权利要求2所述的一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂的制备方法，其特征在于：所述的改性剂为氯甲基三甲基硅烷。


4.根据权利要求3所述的一种可同时脱除垃圾气化中COS和H2S的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中的活性组分溶液为MnS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华伟，张明珠，梁鹏，陈栋，乔英云，焦甜甜，张亚青，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37