[發明專利]一種用于鎂法脫硫工藝中負載型固相金屬催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410174139.8
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103977832A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 汪黎東;崔帥;劉爽;尹子珺
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: B01J29/78
• 分類號: B01J29/78;B01J29/16;B01D53/78;B01D53/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于負載型金屬催化劑領域，具體涉及一種用于鎂法脫硫工藝中負載型固相金屬催化劑及其制備方法，用于鎂法脫硫工藝中副產物亞硫酸鎂的氧化。?

背景技術

SO₂是造成酸雨和灰霾等污染現象的重要前驅物，近年來對我國大氣環境造成了巨大危害。鎂法脫硫是目前中小型工業鍋爐常用的煙氣處理工藝，但由于副產物亞硫酸鎂的氧化反應速率相對緩慢，導致脫硫副產物回收工藝的投資和能耗比較高，且亞硫酸鎂氧化不充分的現狀也容易引起系統結垢、堵塞、產物品質低、排放液二次污染等問題。?

目前解決脫硫系統氧化能力不足的主要手段是添加金屬離子態催化劑以提高亞硫酸鎂的氧化速率。但由于催化劑均以溶液形式加入脫硫漿液，導致應用過程的運行成本較高，且催化劑難以回收也必將引起脫硫副產品及外排液中出現重金屬二次污染現象，催化劑的應用和推廣也因此受到了極大的限制。?

發明內容

本發明為了克服了現有液相金屬離子催化劑的不足，提供了?一種用于鎂法脫硫工藝的負載型固相金屬催化劑及其制備方法。該催化劑通過提高亞硫酸鎂的氧化反應速率，解決脫硫系統因亞硫酸鎂濃度過高而導致的結垢和堵塞問題，能夠有效降低氧化系統的投資和能耗，并解決了催化劑的二次污染問題，并能夠實現固相催化劑的回收再利用，大大節約了成本。?

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：?

一種用于鎂法脫硫工藝的負載型固相金屬催化劑，以球型分子篩為載體，以硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸錳和硝酸鎳為活性成分；上述球形分子篩已經用稀硝酸進行了預處理；金屬離子Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的總質量占催化劑總質量的1％-10％，Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的摩爾比為(1-6)：(1-3)：(2-5)：1。?

金屬離子Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的總質量占催化劑總質量的比例，本文中稱之為“負載量”。?

上述硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸錳和硝酸鎳分別為六水合硝酸鈷、九水合硝酸鐵、四水合硝酸錳和六水合硝酸鎳。?

上述球狀分子篩的直徑為0.4-1.0mm。?

上述球狀分子篩的穩定性和機械強度較好，容易實現催化劑的回收，分子篩優選為4A型、5A型、10X型或13X型分子篩，其孔徑分別約0.4nm、0.5nm、0.9nm、1.0nm，更優選的球形分子篩為4A型分子篩。?

一種上述負載型固相金屬催化劑的制備方法，包括如下步驟：?

(1)將球形分子篩浸泡在稀硝酸中，先超聲振蕩2-4小時，然?后靜置24小時，過濾、干燥，得到預處理后的球形分子篩；?

(2)通過動態浸漬法將硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸錳和硝酸鎳負載在預處理后的球形分子篩上，得到用于鎂法脫硫工藝的負載型固相金屬催化劑。?

其中：?

步驟(1)中稀硝酸的濃度為0.1-0.6mol/L，超聲的頻率為20-60Hz。?

步驟(1)中干燥的溫度為110-120℃，時間為8-12小時。?

步驟(2)中所述動態浸漬法的具體實現方式如下：將硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸錳和硝酸鎳負載溶于水中，然后加入預處理后的球形分子篩載體，在搖床上以120r/min的轉速震蕩6-8小時，然后靜置24h，過濾、干燥、烘焙，得到用于鎂法脫硫工藝的負載型固相金屬催化劑。?

上述干燥的溫度為110-130℃，時間為10-12小時；焙燒的溫度為350-600℃，時間為4-8小時。?

本發明還提供一種用于鎂法脫硫工藝負載型固相金屬催化劑的使用方法，將該固相金屬催化劑投加到鎂法脫硫系統的吸收漿液中，使催化劑在吸收漿液中的的濃度為10g·L^-1-160g·L^-1，進行副產物亞硫酸鎂的氧化反應。?

同現有技術相比，本發明具有如下優點：?

(1)本發明的負載型固相催化劑的原材料常見易得，制備工藝簡單。?

(2)本發明的負載型固相催化劑的催化效果顯著，可使亞硫?酸鎂的氧化速率提高50％以上，能夠有效應用于鎂法脫硫工藝氧化系統的優化。?