新型、高效DJ-1多功能凈化劑的開(kāi)發(fā)
作者/來(lái)源:王先厚，孔渝華，胡典明，肖安陸，錢(qián)勝濤，劉華偉，雷 軍，李仕祿，張清建，陳 健（國家氣體凈化劑重點(diǎn)工 日期:2008-03-26 點(diǎn)擊量:1401
0 前 言
煤制氣中通常含有COS、CS2、HCN等多種毒物，在甲醇、醋酸和DMF等生產(chǎn)中O2也是一種毒物，DJ-1多功能凈化劑正是針對上述四種毒物而研制的一種新型凈化劑[1,2]。該凈化劑具有耐硫脫氧、COS轉化、CS2轉化和HCN脫除等多種功能，可廣泛應用于甲醇、醋酸、DMF等的合成氣、焦爐煤氣以及電廠(chǎng)燃氣的凈化，目前已在多套裝置上應用，效果理想[3]。
1 實(shí) 驗
1.1 催化劑的制備
DJ-1多功能凈化劑采用特種球形γ-Al2O3作載體，負載多種過(guò)渡金屬，經(jīng)400～600℃焙燒及預活化處理制得。
2.2 催化劑的評價(jià)裝置
催化劑的活性評價(jià)裝置如圖1所示。
圖1 DJ-1多功能凈化劑活性測定裝置圖
1—原料氣瓶；2—減壓閥；3—流量計；4—水汽飽和器；5—反應管；6—電加熱爐；7—恒溫水浴
1.3 實(shí)驗方法
反應管內徑φ27mm，裝填DJ-1多功能凈化劑30ml，原料氣經(jīng)流量計準確計量后通過(guò)水汽飽和器后，進(jìn)反應管，通過(guò)對反應管進(jìn)出口氣進(jìn)行分析，考察DJ-1多功能凈化劑的各種性能。
1.4 分析儀器
HC-2型微量硫分析儀（湖北省化學(xué)研究院）
WK－2D微庫侖硫分析儀（江蘇分析儀器廠(chǎng)）
KY203控氧儀（新安江分析儀器廠(chǎng)）
721型分光光度計（上海箐華科技儀器有限公司）
2 結果與討論
2.1 COS水解轉化性能
不同溫度下DJ-1多功能凈化劑上COS的轉化情況見(jiàn)圖2。試驗氣源組成為CO 68%，H2 1%， COS 0.15%，O2 0.3%，H2O 9%，H2S 100×10－6。試驗氣源為典型焦爐氣時(shí)，規律與上述特定氣源類(lèi)似。
圖2 溫度對COS轉化率的影響
由圖2可見(jiàn)，隨溫度升高COS的轉化率增加，溫度在150～200℃時(shí)，COS的轉化率≥90%，再升溫，COS的轉化率下降，300℃時(shí)僅為33%，繼續升溫COS的轉化率又提高，溫度升至350℃之后，COS的轉化率趨近44%。上述結果表明，300℃以下催化劑上主要發(fā)生COS的水解反應，而300℃以上則有氫解反應發(fā)生[4,5]。
在溫度200℃，上述試驗氣源條件下不同水汽含量對COS轉化率的影響見(jiàn)圖3。
圖3 水汽含量對COS轉化率的影響（200℃）
由圖3可見(jiàn)，水汽含量為零時(shí)，COS的轉化率為零，隨水汽含量的增加，COS的轉化率升高。水汽含量為9.5%時(shí)，COS的轉化率達到最大值88.2%。再增加水汽含量，COS的轉化率開(kāi)始下降。可能因為水汽含量過(guò)高，導致水汽在凈化劑的微孔中凝結，堵塞微孔，影響了其內表面的利用。
2.2 CS2的轉化性能
不同溫度下DJ-1多功能凈化劑上CS2的轉化率見(jiàn)圖4所示。試驗氣源為焦爐氣，組成為H2 58%，CH4 22%，CO 7%，N2 6.7%，CO2 2.7%，CnHm 2%，O2 0.3%，CS2 26×10－6，用德士古水煤氣試驗，也有類(lèi)似結果。
圖4 溫度對CS2轉化率的影響
由圖4可見(jiàn)，在上述焦爐氣中CS2的轉化率在150℃以上即超過(guò)80%，在200℃以上轉化率可達99%，德士古水煤氣也有類(lèi)似結果。
2.3 脫氧性能
DJ-1多功能凈化劑可耐硫脫氧，在不同溫度下的脫氧率見(jiàn)圖5。試驗氣源組成為為CO68%， H21%，COS0.15%，O20.3%，H2O9%，H2S100×10－6。試驗氣源為典型焦爐氣時(shí)，規律與上述特定氣源類(lèi)似。
圖5 溫度對脫氧率的影響
由圖5可見(jiàn)，隨著(zhù)反應溫度的提高，脫氧率增加，溫度在150℃以上，DJ-1多功能凈化劑的脫氧率＞90%。
2.4 HCN轉化性能
DJ-1多功能凈化劑具有轉化HCN的功能。實(shí)驗以焦爐氣進(jìn)行考察，其中焦爐氣中HCN含量為300×10－6，不同溫度下HCN的轉化率見(jiàn)圖6。
圖6 溫度對HCN轉化率的影響
由圖6可見(jiàn)，隨著(zhù)溫度的提高，HCN轉化率增加，150℃以上HCN轉化率＞80%，接近400℃，轉化率約99%。
3 DJ-1多功能凈化劑的應用情況
DJ-1多功能凈化劑已廣泛用于山東、河南、江蘇、遼寧、貴州等省的甲醇、醋酸、DMF等裝置中。綜合工廠(chǎng)分析檢測數據與我們的現場(chǎng)分析檢測數據，部分應用情況見(jiàn)表1。
從表1可見(jiàn)，DJ-1多功能凈化劑的應用效果十分理想，各項指標達到了預期要求，其中脫氧率99%，COS轉化率88%～97%，CS2轉化率99%，HCN脫除率82%。
4 結 論
（1）DJ-1多功能凈化劑具有耐硫脫氧，轉化COS、CS2和脫除HCN等多種功能。
（2）該凈化劑的最佳使用溫度為150～200℃，此時(shí)脫氧率＞90%，COS轉化率＞80%，CS2轉化率＞90%，HCN脫除率＞80%。
（3）該多功能凈化劑已廣泛用于甲醇、醋酸、DMF和電廠(chǎng)燃氣等系統的凈化，取得了良好的應用業(yè)績(jì)，工廠(chǎng)運行效果十分理想。