镁铝锌基类水滑石吸附剂及制法和在液化气精脱硫中应用制造技术

技术编号:19916090 阅读:87 留言:0更新日期:2018-12-28 23:27
本发明专利技术提供了镁铝锌基类水滑石吸附剂及制法和在液化气精脱硫中应用。制法包括以下步骤:将镁、铝和锌元素的金属盐溶于水中得到溶液A,将沉淀剂溶于水中得到溶液B,将溶液A与溶液B混合得到镁铝锌三元类水滑石沉淀溶液;将镁铝锌三元类水滑石沉淀溶液过滤洗涤并低温真空干燥,得到镁铝锌三元类水滑石;将钼杂多酸前驱物和/或钨杂多酸前驱物溶于水中得到溶液C;将镁铝锌三元类水滑石加入到溶液C中进行离子交换,过滤并低温真空干燥,得到镁铝锌基类水滑石吸附剂。该镁铝锌基类水滑石吸附剂作为液化气精脱硫吸附剂具有脱硫稳定性和极高的脱硫活性,脱除率高达98.6%以上。

【技术实现步骤摘要】
镁铝锌基类水滑石吸附剂及制法和在液化气精脱硫中应用
本专利技术属于吸附剂
,具体涉及一种镁铝锌基类水滑石吸附剂及制法和在液化气精脱硫中应用。
技术介绍
通过不同方法制备的液化石油气中都含有一定量的含硫化合物,这些含硫化合物会对下游的处理装置造成催化剂失活、管道腐蚀及等不利影响,因此需要对其进行脱除。现阶段,针对液化石油气脱硫已有许多较为成熟的脱硫方法及工艺技术,主要包括精馏法、萃取法、氧化法及吸附法等。精馏法主要利用含硫化合物与液化石油气组分的沸点差异实现二者的分离,具有流程简单的优势,但其脱硫过程能耗较高同时难以达到精脱硫的目标。萃取法脱硫具有工艺简单、投资较小的优点,但特定的萃取剂仅对某一类硫化物脱除效果较为明显,至今尚未找到一种通用的高效萃取剂,针对精脱硫难以达到预期效果。氧化脱硫法是首先将硫化物氧化成砜或磺酸类化合物再脱除,在氧化过程中不可避免的会损失一定量的烯烃,因此不使用于高烯烃含量液化气原料的脱硫过程。与其他方法相比,吸附法是目前研究较多的一种方法,具有能耗低、操作简便的优势,但现有吸附剂对硫化物的脱除选择性仍需进一步提高。随着技术的不断发展和进步,部分采用贵金属催化剂的化工过程以及采用贵金属电极的燃料电池等对液化石油气的含硫化合物总量的限制日益严格,过高的硫含量会迅速使贵金属催化剂或电极丧失活性,且再生难度极大。因此针对采用贵金属催化剂的化工过程以及采用贵金属电极的燃料电池等亟需寻找合适的方法将液化石油气原料的总硫含量降低至极低水平。
技术实现思路
基于现有技术中脱硫吸附剂所存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种镁铝锌基类水滑石吸附剂的制备方法,该方法制备工艺简单,制备得到的镁铝锌基类水滑石吸附剂能够在常温下将液化气中的硫化物含量降至极低水平;本专利技术的目的还在于提供该镁铝锌基类水滑石吸附剂作为精脱硫吸附剂在液化气精脱硫中的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现:一方面,本专利技术提供一种镁铝锌基类水滑石吸附剂的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将镁、铝和锌元素的金属盐溶于水中得到溶液A,将沉淀剂溶于水中得到溶液B,将溶液A与溶液B混合得到镁铝锌三元类水滑石化合物的母液;步骤二,将镁铝锌三元类水滑石化合物的母液过滤洗涤并低温真空干燥,得到镁铝锌三元类水滑石;步骤三,将钼杂多酸前驱物和/或钨杂多酸前驱物溶于水中得到溶液C;步骤四,将镁铝锌三元类水滑石加入到溶液C中进行离子交换,过滤并低温真空干燥,得到镁铝锌基类水滑石吸附剂。上述的制备方法中,优选地,所述金属盐包括镁、铝、锌的硝酸盐和/或硫酸盐。上述的制备方法中,优选地,所述金属盐中,镁盐、铝盐和锌盐的摩尔比为1:(0.2-4.0):(0.2-6.0)。上述的制备方法中,优选地,所述溶液A中,所述金属盐的总浓度为0.1-3mol/L。上述的制备方法中,优选地,所述沉淀剂包括氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液,或氢氧化钾和碳酸钾的混合溶液;其中,所述氢氧化钠和所述碳酸钠的摩尔比为1:2;所述氢氧化钾和所述碳酸钾的摩尔比为1:2。上述的制备方法中,优选地,所述溶液B中,钠离子或钾离子的浓度为0.1-3mol/L。上述的制备方法中,优选地,所述溶液A与所述溶液B等比例混合。上述的制备方法中,优选地,所述钼杂多酸前驱物包括钼酸铵;所述钨杂多酸前驱物包括钨酸铵;上述的制备方法中,优选地,所述溶液C中,钼杂多酸前驱物和/或钨杂多酸前驱物的总浓度为0.01-1.5mol/L。上述的制备方法中,优选地,所述镁铝锌三元类水滑石与所述溶液C的质量比为1:(5-20)。上述的制备方法中,优选地,以金属氧化物计,钼和/或钨在所述镁铝锌基类水滑石吸附剂中的总质量分数为5%-15%。上述的制备方法中,优选地,在步骤二中,低温真空干燥的温度为10-50℃,干燥时间为5-50h,真空下的压力不高于0.01MPa。上述的制备方法中,优选地,在步骤四中,离子交换的温度为40-80℃,离子交换时间为10-50h;离子交换后低温真空干燥的温度为10-50℃,干燥时间为5-50h,真空下的压力不高于0.01MPa。另一方面,本专利技术还提供一种镁铝锌基类水滑石吸附剂,其是采用上述的制备方法制备获得的。再一方面,本专利技术还提供上述镁铝锌基类水滑石吸附剂作为精脱硫吸附剂在液化气精脱硫中的应用。上述的应用中,优选地,脱硫操作温度为10-50℃,液化气原料的空速为0.1-1.5h-1,脱硫压力为0.5-2.0MPa,液化气原料中总硫含量不高于50ppm。本专利技术提供的吸附剂具有规整的类水滑石化合物结构,即首先由镁铝锌构成规则排列的阳离子层,阳离子层间含有通过离子交换进入层间的钼、钨杂多酸根阴离子,能够在较高的温度下仍然能够整体保持稳定的结构。吸附剂的镁铝锌阳离子层及层间的钼、钨杂多酸跟阴离子都能够发挥脱硫作用,因此制备的吸附剂具有极高的脱硫活性及脱硫稳定性,可应用于液化气精脱硫过程,尤其适用作为以液化气为原料同时对其中硫化物含量要求较为严格的加工工段。本专利技术的镁铝锌基类水滑石吸附剂作为液化气精脱硫吸附剂具有极高的脱硫活性,脱除率高达98.6%以上。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元类水滑石吸附剂的XRD谱图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施提供一种含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元类水滑石吸附剂的制备方法,包括以下步骤:步骤一,按摩尔比1:3:6的比例取硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌溶于去离子水中配成金属离子的总浓度为0.5mol/L的溶液,记为溶液A1;按摩尔比1:2的比例取氢氧化钠、碳酸钠溶于去离子水中配成钠离子浓度为1.2mol/L的溶液,记为溶液B1。取1L溶液A1迅速倒入等量的溶液B1中,得含有镁铝锌三元类水滑石化合物的母液。步骤二,将母液过滤、洗涤后取出滤饼置于40℃真空干燥箱中(真空腔压力为0.005MPa)干燥20小时,得到镁铝锌三元类水滑石化合物。步骤三,取一定量的钼酸铵溶于200mL去离子水中制备浓度为0.05mol/L的钼酸铵溶液C1。步骤四,取20g干燥后的镁铝锌三元类水滑石化合物加入上述溶液C1中,在50℃条件下离子交换30小时,离子交换完成后将溶液过滤、洗涤后置于40℃真空干燥箱中(真空腔压力为0.005MPa)干燥30小时,得到含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元类水滑石吸附剂,该吸附剂上钼的氧化物的质量含量为6.3%。本实施制备的含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元类水滑石吸附剂的XRD谱图如图1所示。由图1可知,制备的水滑石吸附剂具有清晰的水滑石类化合物XRD谱图,其衍射峰峰形对称性好、衍射强度高,说明合成的水滑石类吸附剂的结构较为规整。同时并未出现钼杂多酸的衍射峰,说明其在吸附剂中分散度较高,并未发生聚集。本实施还提供该含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元类水滑石吸附剂作为精脱硫吸附剂在液化气精脱硫中的应用,该精脱硫过程中,脱硫操作条件为40℃、液化气原料空速0.5h-1、1.0MPa,液化气原料中总硫含量为37.1ppm,含硫化合物详细含量见表1,脱硫反应100小时后产品中总硫含量及含硫化合物分布见表2。实施例2本实施提供一种含钼杂多酸掺杂的镁铝锌三元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁铝锌基类水滑石吸附剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将镁、铝和锌元素的金属盐溶于水中得到溶液A,将沉淀剂溶于水中得到溶液B,将溶液A与溶液B混合得到镁铝锌三元类水滑石化合物的母液;步骤二,将镁铝锌三元类水滑石化合物的母液过滤洗涤并低温真空干燥,得到镁铝锌三元类水滑石;步骤三,将钼杂多酸前驱物和/或钨杂多酸前驱物溶于水中得到溶液C;步骤四,将镁铝锌三元类水滑石加入到溶液C中进行离子交换,过滤并低温真空干燥,得到镁铝锌基类水滑石吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种镁铝锌基类水滑石吸附剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将镁、铝和锌元素的金属盐溶于水中得到溶液A,将沉淀剂溶于水中得到溶液B,将溶液A与溶液B混合得到镁铝锌三元类水滑石化合物的母液;步骤二,将镁铝锌三元类水滑石化合物的母液过滤洗涤并低温真空干燥,得到镁铝锌三元类水滑石;步骤三,将钼杂多酸前驱物和/或钨杂多酸前驱物溶于水中得到溶液C;步骤四,将镁铝锌三元类水滑石加入到溶液C中进行离子交换,过滤并低温真空干燥,得到镁铝锌基类水滑石吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述金属盐包括镁、铝、锌的硝酸盐和/或硫酸盐;优选地,所述金属盐中,镁盐、铝盐和锌盐的摩尔比为1:(0.2-4.0):(0.2-6.0);优选地,所述溶液A中,所述金属盐的总浓度为0.1-3mol/L。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述沉淀剂包括氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液,或氢氧化钾和碳酸钾的混合溶液;其中,所述氢氧化钠和所述碳酸钠的摩尔比为1:2;所述氢氧化钾和所述碳酸钾的摩尔比为1:2;优选地,所述溶液B中,钠离子或钾离子的浓度为0.1-3mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述溶液A与所述溶液B等比例混合。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴全贵毕凤云许明艳李晓霞张钊
申请(专利权)人:东营科尔特新材料有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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