[发明专利]以粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂及其脱硫装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高温煤气脱硫剂及脱硫装置，尤其涉及一种以电厂粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂及脱硫装置，本发明制备的高温煤气脱硫剂将用于以煤气化为基础的多联产系统，属于洁净煤技术领域。

背景技术：

我国是世界上最大煤炭生产国，2005年煤炭产量已达21.2亿吨，居世界首位。我国是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家之一，2005年煤炭在我国的能源构成比例约占70％。随着煤炭产量的逐年增长，煤炭在能源构成中的比重将进一步增加。我国煤炭消耗中约70-80％用于燃烧，其中动力用煤占燃煤的53％，但直接燃烧效率低，按供电平均能耗计的发电效率低于29％，而且由于二氧化硫、氮氧化物和颗粒灰尘的排放带来严重的环境污染，地球的温室效应和酸雨现象严重。目前国内外采用的高温煤气脱硫剂多为不同成分的(复合)金属氧化物，通过硫化和再生实现脱硫剂的多次利用。但由于多循环利用中存在脱硫剂失活、强度下降和再生烧结及生成硫酸盐的问题。如Core-in-shell型脱硫剂，可显著提高钙脱硫剂的机械强度，该脱硫剂的制备是以石灰石为核的小球，用铝酸钙水泥做外壳，核中有20wt％的铝酸钙而外壳中有40wt％的铝酸钙，并且外壳厚度为0.4mm时，有很好的抗磨损和吸收能力。增大外壳的厚度，抗磨损能力还会增强，但吸收能力却随之下降。又如，以石墨做造孔剂的脱硫剂的脱硫效率也有很大提高，但石墨不能阻止20次循环后脱硫剂失活。而以活性炭为载体的脱硫剂其制备工艺较为复杂，机械强度低。因此，目前的大量研究并不能完全满足工业化对高温煤气脱硫剂在脱硫活性、机械强度和再生等方面的要求。总而言之，目前开发的高温煤气脱硫剂普遍存在价格偏高、制备工艺复杂、机械强度低、粉化严重、易挥发或易烧结等不足，大规模产业化难度大，限制了煤炭清洁利用技术的发展。

发明内容：

本发明为了解决脱硫剂的脱硫活性低、机械强度不高和再生性能差以及价格偏高，粉化严重和制备工艺复杂等方面的问题，提出如下解决方案：以粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂，利用机械混合法将活性组分的多元金属氧化物、粉煤灰和粘结剂通过机械混合、成型、煅烧后制得成品脱硫剂；按重量百分比配比，所述活性组分中多元金属氧化物的含量为20％-80％(wt，db)，粉煤灰的含量为10-60％，粘结剂(kaoline)的含量为5-30％；其组成形式为(Fe_xCe_1-x)_y(Mo，La)_1-y/(ash，kaoline)；其中x值为0.2-0.7，y值为0.4-0.9；按上述配比将多元金属氧化物与粉煤灰和粘结剂均匀混合后，采用自制的脱硫剂造粒机挤条成型，成型的脱硫剂在100-200℃下进行干燥，之后于600-1000℃下煅烧，煅烧后的脱硫剂直接用于高温煤气脱硫。

制备以粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂造粒机，它包括造粒机本体，填料柱体、多个小孔的出料口、与填料底台固定连接的转动轴、转动把手等。

应用以粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂的硫化装置，在流化床硫化反应釜(4)的底部附近设有高温煤气进入口(1)，从高温煤气入口(1)到硫化反应釜(4)之间设有均布器(2)，脱硫剂(3)置于反应釜(4)中，在反应釜(4)的顶部设有净化后的煤气出口(5)，其侧面设有填料口(12)，所述煤气出口(5)与旋风分离器(6)相通，所述旋风分离器(6)的下端与循环送料器(7)连通，所述循环送料器(7)与另一流化床再生反应釜(8)连通，在再生反应釜(8)上设有再生气出口(14)，所述再生反应釜(8)经循环送料器(10)再与流化床硫化反应釜(4)连通，形成环路；在循环送料器(10)与流化床硫化反应釜(4)之间设有废料出口(16)。

所述脱硫剂与进入反应釜的高温煤气，在400-750℃温度范围对高温煤气进行脱硫反应，脱除硫化氢和有机硫。

本发明的有益效果：采用机械混合法把金属氧化物和粉煤灰及粘结剂均匀混合，其中金属氧化物作为脱硫剂的活性组分，粉煤灰作为脱硫剂载体，利用自制的脱硫剂造粒机挤条成型，经过干燥、煅烧后直接得到成品脱硫剂。制备工艺简化，设备简单，成本低；

以粉煤灰为载体的多金属脱硫剂具有高的硫化活性和硫容，在400℃-750℃温度范围具有良好的脱硫能力和较高的机械强度。该脱硫剂硫化后可在600-900℃温度范围再生，再生后的脱硫剂能够循环使用。再生过程中实现单质硫的回收，从而实现脱硫产物的资源化；