[发明专利]一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg0和H2S应用

说明书

技术领域

本发明涉及煤气净化技术领域，具体涉及一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg⁰和H₂S应用。

背景技术

目前，煤气化过程中Hg⁰的释放研究较多，但是对于煤气中同时脱除Hg⁰和H₂S的技术研究还在初始阶段，尚未形成经济有效的控制技术。其中，对于脱除煤气中的Hg⁰的技术主要借鉴烟气脱Hg⁰技术，而研究较多的是吸附剂吸附法。其中，活性炭是目前研究较广泛的吸附剂，活性炭喷射技术脱除烟气中的Hg⁰已在工业上得到了应用。而这种技术主要存在活性炭利用率低，成本较高等问题。对于H₂S的控制技术目前主要是湿法和干法脱硫。其中，湿法脱硫技术较为成熟，但该法需要在常温下进行，会造成显热浪费；干法脱硫技术尚不成熟，会在高温时造成粉化现象。目前中国专利CN105802676A公开了一种应用Fe₂O₃/炭质载体催化剂同时脱除煤气中H₂S和Hg⁰的方法，该吸附剂主要是在中温区同时脱除煤气中H₂S和Hg⁰，其中，脱除H₂S 的效率为92％，脱除Hg⁰的效率为81％。中国专利CN106237982A 公开了一种CuO/凹凸棒石催化吸附剂及其用于脱除烟气中单质汞的方法，改吸附剂主要是在中温区对烟气中Hg⁰的脱除，其脱除效率为 85％。

目前现有技术所提供的催化剂同时脱除煤气中H₂S和Hg⁰的方法虽然具有一定的脱硫脱汞效率，但还存在脱硫脱汞成本高，载体吸附能力弱的缺陷。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种CuO硅藻土催化剂的制备及其在脱除煤气中Hg和H₂S应用。本发明提供的技术方案能够在一定程度上弥补现有催化剂脱除煤气中H₂S和Hg⁰的方法所存在的脱硫脱汞成本高，载体吸附能力弱的缺陷。

为了开发经济、高效、环保脱除煤气中Hg⁰和H₂S的催化剂，本发明提供了一种硅藻土负载CuO的廉价易得的催化剂，载体硅藻土具有较大的比表面积，吸附能力强，而CuO是较好的脱硫脱汞材料，从而实现了对煤气中Hg⁰和H₂S的脱除，节约了成本，无二次污染。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种CuO硅藻土催化剂的制备，该催化剂的制备方法包括如下几个步骤：

(1)将10g的硅藻土载体等体积浸渍在10ml的一定浓度的 Cu(NO₃)₂溶液中，搅拌均匀，备用；

(2)将步骤(1)所得溶液在20℃温度下静置3h，50℃下干燥 8h，110℃下恒温干燥6h；

(3)将步骤(2)所得产物在300-400℃的Ar气氛下煅烧3h后，制得CuO负载量为1-10％的CuO硅藻土催化剂。

优选的，该CuO硅藻土催化剂可应用在脱除煤气中的Hg⁰和H₂S，该应用包括如下步骤：

取一定质量分数的1-10％的CuO硅藻土催化剂，装填在固定床板的石英管中，催化剂两端用石英棉固定，通入6％H2、15％CO、 800-1500ppmH2S和N2，其中单质汞浓度为80-240μg/m3，在一定的空速条件下，用程序升温仪控制反应的温度为150-300℃，反应8h 后，测得H₂S的脱除效率和Hg⁰的脱除效率。

优选的，所述步骤(1)中Cu(NO₃)₂溶液浓度为0.0235-0.235g/ml。

优选的，所述步骤(3)中所述CuO负载量为质量比。

优选的，所述CuO硅藻土催化剂的装填量为0.6-0.8g。

优选的，所述空速为3000-20000h^-1。