凈化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種凈化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣、合成氣、煤制氣、輕質(zhì)氣液態(tài)烴類等原料中廣泛存在硫、砷等雜質(zhì)，這些雜 質(zhì)的存在會導(dǎo)致很多催化劑中毒失活，大大縮短催化劑壽命，甚至導(dǎo)致催化反應(yīng)無法正常 進行；此外，未脫除干凈的硫砷雜質(zhì)會隨著生產(chǎn)的進行進入下游合成品中，從而帶來一系列 的環(huán)境健康等方面的問題。因此，高效高精度地脫除硫砷等雜質(zhì)對于保護下游裝置的主催 化劑且同時提高下游產(chǎn)品的品質(zhì)有著非常重要的意義。
[0003] -般情況下，在工業(yè)原料中存在的含硫物質(zhì)主要是H2S和C0S，對于這些含硫物 質(zhì)的深度脫除效果最好的是氧化鋅脫硫劑。氧化鋅脫硫以其脫硫精度高、使用便捷、穩(wěn)妥 可靠、硫容量高、起著"把關(guān)"和"保護"作用而占據(jù)非常重要的地位，它廣泛的應(yīng)用在合成 氨、制氫、煤化工、石油精制、飲料生產(chǎn)等行業(yè)，以脫除天然氣、石油餾分、油田氣、煉廠氣、合 成氣、二氧化碳等原料中的硫化氫及某些有機硫。硫化鋅脫硫可將原料氣中的硫脫除至 0.055mg/kg。常溫氧化鋅脫硫劑中添加 CuO以提高其脫硫能力。氧化鋅脫硫劑一般用于精 脫硫過程，它也能吸收一般的有機硫化合物。工業(yè)原料中的砷雜質(zhì)，通常以AsH 3形式存在， 工業(yè)上使用的脫砷劑大致可分成銅系、鉛系、錳系和鎳系四類，其中以銅系較為常見。銅系 脫砷劑砷容高，可在常溫、常壓及較高空速下進行。銅系脫砷劑又可分成金屬銅、Cu0-A1 203、 CuO-ZnO-Al2O3等。當(dāng)以CuO為活性組分時，AsH3將Cu 2+還原為低價或金屬態(tài)，砷與銅結(jié)合 或游離成元素態(tài)。脫硫劑和脫砷劑的發(fā)展趨勢是向低堆密度、低使用溫度、高強度以及高硫 容和砷容的方向發(fā)展。
[0004] 專利CN101591554A公開了一種常溫復(fù)合硫砷凈化劑及其制備方法，該硫砷凈化 劑由載體和活性組分組成，活性組分為氧化鉛、磁性氧化鐵及氧化銅，載體為Y -Al2O3，該硫 砷凈化劑需要在35(T650°C活化4~8小時，從其組成及制備方法可以看出，該氧化物硫砷凈 化劑堆密度高，制備過程復(fù)雜，工業(yè)應(yīng)用成本較高。
[0005] 專利CN102049236A公開了一種銅鋅常溫脫硫劑及其制備方法，該脫硫劑是由堿 式碳酸鋅、堿式碳酸銅和粘結(jié)劑組成，該脫硫硫劑的制備是將市售的堿式碳酸鋅、堿式碳酸 銅、粘結(jié)劑和水進行捏合、成型、干燥后得到，該脫硫劑通過物理混合得到，因而其中的鋅銅 活性組分無法發(fā)揮協(xié)同作用，從而導(dǎo)致其硫容較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中凈化劑堆密度高，利用率低，工業(yè)應(yīng)用 成本較高的問題，提供一種新的凈化劑。該凈化劑在用于天然氣、合成氣、輕質(zhì)氣液態(tài)烴類 等的凈化中時，具有堆密度低，利用率高，工業(yè)應(yīng)用成本低優(yōu)點。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種凈化劑，以重量百分比 計，包括以下組分：a) 2(Γ95%的Cu-Zn-Al三元水滑石；b) 5?80%的粘結(jié)劑；所述水滑石 化合物為兩價離子Zn2+、Cu2+，三價離子Al3+組成的三元水滑石，分子結(jié)構(gòu)為[Cu yZn(1_x_y) Alx(OH)2] (C03)x/2mH20)，X 為 AV(Zn+Cu+Al)的摩爾比，X 為 0· 2?0· 33 ;Cu/Zn(摩爾 t匕）=0· 1?2 ;m為結(jié)晶水?dāng)?shù)目，m為2?4。
[0008] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選Cu/Zn(摩爾比）=0. 5?1 ;以凈化劑重量百分比計，Cu-Zn-Al 三元水滑石的優(yōu)選范圍為3(Γ85%;以凈化劑重量百分比計，所述粘結(jié)劑的優(yōu)選范圍為 ΚΓ50% ;所述粘結(jié)劑為氧化鋁、氧化硅、礬土水泥、纖維素、高嶺土、凹凸棒土、硅鋁酸鹽水泥 中的至少一種，優(yōu)選氧化鋁； 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，凈化劑的堆密度小于〇. 9kg/m3 ; 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，凈化劑的側(cè)壓強度大于75N/粒。
[0009] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，以凈化劑重量百分比計，凈化劑還包括ΚΓ30%的ZnO和 10?30% 的 CuO。
[0010] 上述技術(shù)方案中所述的凈化劑的制備方法，依次包括以下步驟： (1) 將硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鋁的水溶性無機鹽和水按摩爾比計：Cu/Zn為0. 1~2 ;A1/Zn 為0. 5?0. 9 ; (Cu+Zn+Al)/H20為0. 01?0. 04的比例混合，攪拌均勻得到溶液I ; (2) 將碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨中的至少一種和水按摩爾比為0. 01、. 04的比例混 合，攪拌均勻得到溶液Π ; (3) 將溶液I和II混合均勻，在4(T90°C，反應(yīng)0. 5~3小時得沉淀物，將沉淀物洗滌干 燥； (4) 將沉淀物、粘結(jié)劑、潤滑劑混合碾壓均勻，加入ΚΓ50重量％的水，造粒。
[0011] (5)將造粒好的物料在1KT300°C，熱處理廣5小時； (6)壓片成型為凈化劑。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述潤滑劑為石墨、滑石粉、田菁粉和硬脂酸中的至少一種。
[0013] 本發(fā)明所述凈化劑，活性組分為Cu-Zn-Al三元水滑石[CuyZn(1_ x_y)Alx(0H)2] (CO3) x/2_mH20)，水滑石為層狀結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積，有利于活性中心的分散。因此，用水滑 石制備的凈化劑具有較高的比表面積，活性組分相對分散，有效利用率高，具有較強凈化能 力。同時，水滑石體積較大，在堆積過程中會產(chǎn)生較大的孔道，因而其堆密度較低，工業(yè)應(yīng)用 成本較低。
[0014] 本發(fā)明所述凈化劑可用于天然氣、合成氣、輕質(zhì)氣液態(tài)烴類等的凈化中，可脫除原 料中的硫砷等雜質(zhì)。在常溫、常壓、體積空速為15001Γ 1的條件下，以含不同濃度硫、砷化 合物雜質(zhì)的氮氣或合成氣通過反應(yīng)器，凈化劑的硫容砷容可達20%以上。在常溫、壓力為 3. OMPa、質(zhì)量空速為3. 51Γ1的條件下，以含不同濃度硫、砷化合物雜質(zhì)的液態(tài)丙烯通過反應(yīng) 器，凈化劑的硫容砷容也可達20%以上。
[0015] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0016]
【附圖說明】
[0017] 圖1是合成凈化劑的XRD衍射譜圖。（Cu-Zn-Al三元水滑石的特征衍射峰在 2 Θ =11. 7±0· 2° 和 23. 5±0· 2° )
【具體實施方式】
[0018] 【比較例1】 比較例1樣品為銅鋁水滑石。
[0019] 硝酸銅45克，硝酸鋁56克和水450克混合攪拌均勻得到金屬鹽溶液，將碳酸鈉50 克和水550克混合均勻得到碳酸鈉溶液，將碳酸鈉溶液與金屬鹽溶液充分混合，在70°C反 應(yīng)1小時，將沉淀物洗滌干燥，而后加入氧化鋁2. 2克，石墨1克混合碾壓，以沉淀物和石墨 的總重量百分比計，再加入30重量％的水，造粒，干燥，IKTC熱處理5小時，壓片成型，得到 樣品組成見表1。
[0020] 【比較例2】 比較例2樣品為鋅鋁水滑石。
[0021] 硝酸鋅55克，硝酸鋁56克和水450克混合攪拌均勻得到金屬鹽溶液，將碳酸鈉50 克和水550克混合均勻得到碳酸鈉溶液，將碳酸鈉溶液與金屬鹽溶液充分混合，在70°C反 應(yīng)1小時，將沉淀物洗滌干燥，而后加入氧化鋁2. 2克，石墨1克混合碾壓，以沉淀物和石墨 的總重量百分比計，再加入30重量％的水，造粒，干燥，IKTC熱處理5小時，壓片成型，得到 樣品組成見表1。
[0022] 【實施例1】 將硝酸鋅55克，硝酸銅45克，硝酸鋁56克和水450克混合攪拌均勻得到金屬鹽溶液， 將碳酸鈉69克和水550克混合均勻得到碳酸鈉溶液，將碳酸鈉溶液與金屬鹽溶液充分混 合，在70°C反應(yīng)1小時，將沉淀物洗滌干燥，而后加入氧化鋁3. 2克，石墨1克混合碾壓，以 沉淀物和石墨的總重量百分比計，再加入30重量％的水，造粒，干燥，IKTC熱處理5小時， 壓片成型，得到樣品組成見表1，樣品的XRD譜圖見圖1。
[0023] 【實施例2】 將硝酸鋅55克，硝酸銅45克，硝酸鋁56