一种高温脱氯剂及其制备方法

技术领域

本发明属于脱氯剂技术领域，具体涉及一种高温脱氯剂及其制备方法。

背景技术

当前我国的能源结构仍然以一次能源为主，大量的化石燃烧、煤燃烧以及垃圾的焚烧导致燃气和烟气中含氯气体的排放越来越多，如果将含氯气体不加处理直接排放到大气中，不仅危害人类自身还破坏了自然环境。含氯的气体还严重影响石油化工以及化肥生产过程中一些设备的正常使用，比如，含氯的气体对燃烧系统中的设备造成腐蚀，大大缩短设备的使用寿命；另外，燃气和烟气中的含氯气体对工业生产中所使用的高效催化剂有副作用，会导致催化剂中毒而失活，直接影响了工业的正常生产。

随着近些年工业污染物排放量逐年升高，我国发布《石油化学工业污染物排放标准(GB31571-2015)》规定了石油化学工业企业及生产设施的水污染物和大气污染物排放限值、监测和监督管理要求。本标准对企业边界大气污染物排放限值进行规定，其中氯化氢限值排放浓度为0.2mg/L；并对废气中多种有机特征污染物排放限值进行规定。

现有技术中，常用的脱氯剂包括Ca-Al(OH)

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种高温脱氯剂及其制备方法，采用自制的具有高比表面积的水铝钙石，以水铝钙石、氧化镁和氢氧化镁为主要活性组分制备高温脱氯剂，该脱氯剂可以实现在高温下有效脱除燃气或烟气中含氯的气体；并且其制备工艺简单，成本低，对环境没有污染。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种高温脱氯剂，包括以下重量份数的组分：水铝钙石25～50份、氢氧化镁3～40份、氧化镁15～65份、粘结剂0～12份。

进一步的，包括以下重量份数的组分：水铝钙石28～40份、氢氧化镁10～30份、氧化镁25～50份、粘结剂2～6份。

进一步的，所述水铝钙石由氢氧化钙、氢氧化铝和尿素-碳酸钠溶液制备得到，其中，氢氧化钙、氢氧化铝与尿素-碳酸钠溶液中所含尿素和碳酸钠的质量比为(3～5)：(2～3)：(1～2)。

进一步的，所述水铝钙石的制备步骤包括：按质量比称取定量的氢氧化钙和氢氧化铝进行研磨，待研磨充分后，混合得到氢氧化钙和氢氧化铝的混合物，称取尿素和碳酸钠并配制尿素-碳酸钠溶液，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，后进行水浴加热搅拌，离心洗涤，干燥后得到水铝钙石。

进一步的，所述尿素-碳酸钠溶液中尿素与碳酸钠的质量比为(1～3)：(18～60)。

进一步的，所述粘结剂为膨润土、凹凸棒土和铝酸钙水泥中的一种或几种。

本发明还提供了高温脱氯剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比称取定量的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁和粘结剂，将上述物料充分研磨并混合均匀；

(2)向混合后的物料中加入温度为50～85℃的去离子水，混合物料与去离子水的质量比为(1～3)：(3～8)，造粒制得Φ2～10mm的颗粒，然后80～100℃下进行干燥处理；

(3)干燥后的颗粒于550～600℃焙烧2～4h，即制得高温脱氯剂。

进一步的，所述步骤(1)中物料充分研磨至过60～100目筛，优选80目筛。

进一步的，所述步骤(2)中去离子水的温度为50～90℃，优选温度为80℃。

进一步的，所述步骤(2)中造粒制得Φ2～6mm的圆柱状的颗粒。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的高温脱氯剂，以自制的具有高比表面积的水铝钙石、氧化镁和氢氧化镁为主要活性组分，制备得到的脱氯剂具有稳定的片状或层状结构；由于水铝钙石特殊的层状结构以及层间物质，在高温条件下层间的CO

(2)本发明采用水铝钙石作为载体，可以使制备得到的高温脱氯剂整体的热稳定性提高，水铝钙石中所含的氧化钙成分又可以与氧化镁协同形成稳定的脱氯剂活性组分体系；同时，粘结剂的引入，还可以进一步扩大水铝钙石的比表面积，增大载体的物理吸附能力，进一步提高脱氯剂的脱氯性能。

(3)本发明的脱氯剂可以在600～850℃的高温范围内对燃气或烟气中的含氯气体进行有效的脱除，该脱氯剂具有较高的氯容量，经测试，穿透氯容达到65％以上；并且其制备工艺简单，成本低，对环境没有污染。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供的高温脱氯剂由30公斤水铝钙石、20公斤氢氧化镁、45公斤氧化镁和5公斤膨润土制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：2：2称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比1：25配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取30公斤的水铝钙石、20公斤的氢氧化镁、45公斤的氧化镁和5公斤的膨润土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨80目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入250公斤去离子水，控制所加入去离子水的温度为70℃；当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于100℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于550℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度在577～827℃范围内，具体的在700℃反应，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到79.3％。

对比例1

此对比例提供的高温脱氯剂由20公斤氢氧化镁、45公斤氧化镁和5公斤膨润土制备得到；

其与实施例1的不同之处在于不含水铝钙石。

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

称取20公斤的氢氧化镁、45公斤的氧化镁和5公斤的膨润土，将氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨80目，再将上述研磨充分的氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入150公斤去离子水，控制所加入去离子水的温度为70℃；当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于100℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于550℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度700℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到61.5％。

对比例2

此对比例提供的高温脱氯剂由30公斤水铝钙石、20公斤氢氧化镁、45公斤氧化镁和5公斤膨润土制备得到；

其与实施例1的不同之处在于水铝钙石中氢氧化钙所占比例减少。

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比1：2：2称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比1：25配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取30公斤的水铝钙石、20公斤的氢氧化镁、45公斤的氧化镁和5公斤的膨润土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨60目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入250公斤去离子水，控制所加入去离子水的温度为70℃；当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于100℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于550℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度700℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到60.3％。

通过上述实施例1与对比例1和2的比较可以得出，水铝钙石组分在高温脱氯剂中发挥重要作用，以水铝钙石为载体制备得到的高温脱氯剂的脱氯效果好，穿透氯容高。另外，在制备水铝钙石的组分中，如果氢氧化钙所占的比例减少，则制备得到的脱氯剂的穿透氯容降低，脱氯效果下降；这是因为，水铝钙石作为高温脱氯剂的载体，其组分中的氢氧化钙在高温下会分解成氧化钙，与高温脱氯剂组分中的氧化镁组分协同形成稳定的脱氯剂活性组分。

实施例2

本实施例提供的高温脱氯剂由35公斤水铝钙石、15公斤氢氧化镁、49公斤氧化镁和1公斤凹凸棒土制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：3：1称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比2：55配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取35公斤水铝钙石、15公斤氢氧化镁、49公斤氧化镁和1公斤凹凸棒土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、凹凸棒土分别研磨80目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、凹凸棒土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入250公斤去离子水；控制所加入去离子水的温度为80℃，当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于80℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于600℃下焙烧3小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为3000ppm，反应温度为827℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到76.2％。

实施例3

本实施例提供的高温脱氯剂由30公斤水铝钙石、30公斤氢氧化镁、36公斤氧化镁和4公斤膨润土制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比4：3：1称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比3：45配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取30公斤水铝钙石、30公斤氢氧化镁、36公斤氧化镁和4公斤膨润土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨60目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入200公斤去离子水；控制所加入去离子水的温度为75℃，当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于90℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于550℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度为577℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到75.8％。

实施例4

本实施例提供的高温脱氯剂由40公斤水铝钙石、30公斤氢氧化镁、25公斤氧化镁和5公斤膨润土制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：2：1称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比2：35配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取40公斤水铝钙石、30公斤氢氧化镁、25公斤氧化镁和5公斤膨润土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨80目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入200公斤去离子水；控制所加入去离子水的温度为85℃，当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于100℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于600℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度为600℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到72.7％。

实施例5

本实施例提供的高温脱氯剂由40公斤水铝钙石、5公斤氢氧化镁、50公斤氧化镁和5公斤膨润土制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：3：1称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比2：55配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取40公斤的水铝钙石、5公斤的氢氧化镁、50公斤的氧化镁和5公斤的膨润土，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨60目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入300公斤去离子水；控制所加入去离子水的温度为70℃，当造粒机中的粒径达到Φ2～6mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于95℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于570℃下焙烧3小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度为800℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到81.1％。

实施例6

本实施例提供的高温脱氯剂由50公斤水铝钙石、40公斤氢氧化镁、65公斤氧化镁和12公斤铝酸钙水泥制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：2：2称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比1：25配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取50公斤的水铝钙石、40公斤的氢氧化镁、65公斤的氧化镁和12公斤的铝酸钙水泥，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、膨润土分别研磨100目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁、铝酸钙水泥进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入350公斤去离子水，控制所加入去离子水的温度为90℃；当造粒机中的粒径达到Φ2～10mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于100℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于550℃下焙烧3小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度为650℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到77.3％。

实施例7

本实施例提供的高温脱氯剂由25公斤水铝钙石、3公斤氢氧化镁、15公斤氧化镁制备得到；

高温脱氯剂的制备方法步骤如下：

按质量比5：2：2称取氢氧化钙、氢氧化铝、尿素和碳酸钠，其中，尿素与碳酸钠按照质量比1：25配制尿素-碳酸钠溶液；将氢氧化钙、氢氧化铝充分研磨后混合，向混合物中逐滴加入尿素-碳酸钠溶液，水浴加热搅拌，离心洗涤后干燥，得到水铝钙石；

称取25公斤水铝钙石、3公斤氢氧化镁、15公斤氧化镁，将水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁分别研磨60目，再将上述研磨充分的水铝钙石、氢氧化镁、氧化镁进行混合；将混合后的物料放入螺杆挤压造粒机中，加入90公斤去离子水，控制所加入去离子水的温度为50℃；当造粒机中的粒径达到Φ2～10mm时，将圆柱状颗粒取出，将得到的圆柱状的颗粒于90℃下进行干燥处理，将干燥后的圆柱状的颗粒于580℃下焙烧4小时，即可制得本发明的高温脱氯剂。

将制备得到的高温脱氯剂进行脱氯实验，脱氯反应条件为：原料燃气中含氯量为2000ppm，反应温度为720℃，该脱氯剂可使出口气体的含氯量降至0.5ppm以下，经测试穿透氯容达到75.5％。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。