[发明专利]一种锆球载体的制备方法及其在锰基脱硫剂中的应用

说明书

本发明公开一种锆球载体的制备方法及其在锰基脱硫剂中的应用，制备以氧化锆为载体支撑体，以聚醚砜为粘结剂，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，通过N‑甲基吡咯烷酮与水的双向取代，在水中湿法成型形成球体，高温烧结后形成多孔结构的球状耐磨载体，即为锆球载体。本发明使用一种全新的载体制备方法，利用相转化法制备出了一种多孔耐磨的球状载体，适用于所有浸渍催化剂的制备，解决了常规粉体催化剂气阻大，实验时被气流吹扫带走等问题；本发明以此载体制备高温锰基脱硫剂，得到了高精可再生的脱硫剂，可用于整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)中除去H₂S，为能量利用效率高的SOFC的电场发电技术提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及一种锆球载体的制备方法及其在锰基脱硫剂中的应用。

背景技术

传统能源结构及其利用方式越来越难以适应人类生存发展的需要。面对发展与环境保护的严峻挑战，世界各国都在致力于寻找能替代传统能源利用模式的可持续发展能源利用新技术，以满足不断增长的巨额能源耗费的需要，同时又要达到减少污染，净化环境的目的。

高效、合理地使用不可再生能源资源而又保持环境和生态平衡的基本途径就是开发以这些资源为初级燃料的燃料电池技术。固体氧化物燃料电池是一种将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率高达60％-80％，实际使用效率则是普通内燃机的2-3倍。另外，它还具有燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。SOFC是一类高效的能量转化装置，但是由于目前SOFC还不能直接利用煤炭，只能利用洁净燃料，而煤气化是连接碳基燃料与SOFC的桥梁。

没有脱硫环节的高温煤气中混杂有硫化氢为主的有害气体，若不除去会造成下游的管道设备腐蚀，从而大大降低系统使用寿命，同时还会使固体氧化物燃料电池的阳极发生中毒而失活，导致电池性能大大下降。高温煤气脱硫技术与固体氧化物燃料电池(SOFC)的推广使用紧密相关。找出一种能够在SOFC工作范围内(800-1000℃)工作，并且将气体中的硫含量脱除到9ppm以下的性能良好的脱硫剂，是碳基燃料固体氧化物燃料电池联合发电技术的关键技术之一。

锰基脱硫剂非常适用于高温煤气脱硫。锰基脱硫剂的主要活性组分是MnO，其在高温还原气氛下仍能稳定存在，热力学研究表明其可在400-1000℃范围内使用，主要优点是氧化锰与硫化氢反应活性高；硫化反应速度快，约是ZnO的4倍；热稳定性好；再生性能好。缺点是再生时容易形成硫酸盐，低温时脱硫精度不高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种锆球载体的制备方法，制得锆球载体适用于所有浸渍催化剂的制备，解决了常规粉体催化剂气阻大，实验时被气流吹扫带走等问题。

本发明的另一目的是锆球载体在锰基脱硫剂中的应用，得到了高精可再生的脱硫剂，可用于整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)中除去H₂S，为能量利用效率高的SOFC的电场发电技术提供了技术支持。

为了实现上述目的，本发明采用的一种锆球载体的制备方法，以氧化锆为载体支撑体，以聚醚砜为粘结剂，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，通过N-甲基吡咯烷酮与水的双向取代，在水中湿法成型形成球体，高温烧结后形成多孔结构的球状耐磨载体，即为锆球载体。

作为改进，配制载体原料的组分总重量中，氧化锆占比为71.9-77.33重量％，聚醚砜占比为2.71-3.36重量％，聚乙烯吡咯烷酮占比为1.01-1.28重量％，N-甲基吡咯烷酮占比为18.95-23.49重量％。

作为改进，该锆球载体的制备方法，具体包括以下步骤，

1)将配制好的载体浆料用行星球磨机以400r/min的速度球磨2-10个小时；