[發(fā)明專利]一種微波催化劑、其制備方法及催化分解硫化氫的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711122029.7
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107803208A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周繼承;羅米得;徐文濤;陳佳楠
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;C01B3/04;C01B17/04
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙)43214
• 代理人: 鄭雋,周曉艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波催化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微波催化劑、其制備方法及催化分解硫化氫的方法。

背景技術(shù)

硫化氫(H₂S)是一種劇毒、惡臭的酸性氣體，不僅會引起金屬等材料的腐蝕，在化工生產(chǎn)中還容易導(dǎo)致催化劑中毒失活；另外，H₂S還會危害人體健康，造成環(huán)境污染。因此，對石油、天然氣、煤和礦產(chǎn)加工等工業(yè)領(lǐng)域中產(chǎn)生的大量H₂S氣體進行無害化處理技術(shù)，已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點。

而傳統(tǒng)克勞斯處理方法雖然可以將硫化氫部分氧化得到硫黃和水，然而卻損失了大量氫資源。隨著我國高硫原油加工量的增多，煉油加氫精制單元副產(chǎn)的含H₂S酸性尾氣量逐年增加，加氫精制所需的氫氣量也隨之增加；另外，氫氣作為油品加氫裂化、低碳醇合成、合成氨等化工工藝過程的主要原料，其需求量也非常可觀。因此，將H₂S直接分解是一條理想的 H₂S資源化利用技術(shù)路線，既可以使其無害化，又可以生產(chǎn)氫氣和單質(zhì)硫，不僅可以實現(xiàn)氫資源在石油加工過程的循環(huán)利用，還可以減少傳統(tǒng)烴類重整制氫帶來的大量二氧化碳排放，具有很大的現(xiàn)實意義。

目前報道的有關(guān)于硫化氫分解制取氫氣和硫磺的催化劑主要存在著催化劑制備過程繁瑣且催化活性不高、易中毒失活、反應(yīng)條件苛刻、分解產(chǎn)物難以分離等缺點。

因此，開發(fā)一種在溫和條件下能高效分解硫化氫制取氫氣和硫磺的催化劑和催化方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種制備過程簡單且催化活性較高的微波催化劑，對石油、天然氣、煤和礦產(chǎn)加工等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫化氫廢氣進行處理，同時還可以獲得清潔能源(氫氣)的應(yīng)用。具體技術(shù)方案如下：

一種微波催化劑，該催化劑為通過水熱合成法制備的負載型催化劑，其包括活性組分和載體，所述活性組分為過渡金屬硫化物中的至少一種，所述載體為碳納米管；

該催化劑中：活性組分的總負載質(zhì)量含量為1％-50％，載體的質(zhì)量含量為50％-99％。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述碳納米管為經(jīng)過堿處理后的改性碳納米管。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述碳納米管進行堿處理的具體過程是：將碳納米管和堿溶液放入水浴攪拌的三口燒瓶中，處理溫度為30℃-90℃，處理時間為0.5-8h；所述堿溶液為氫氧化鋰溶液、氫氧化鈉溶液以及氫氧化鉀溶液中的至少一種，所述堿溶液中氫氧化物的摩爾濃度為0.2-6mol/L。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述過渡金屬硫化物為硫化鐵、硫化鈷、硫化鎳、硫化錳、硫化鎢中的至少一種。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述過渡金屬硫化物為硫化鈷、硫化鎳以及硫化錳中的至少一種；該催化劑中：活性組分的總負載質(zhì)量含量為2％-45％，載體的質(zhì)量含量為55％-98％。

應(yīng)用本發(fā)明的微波催化劑，效果是：該催化劑通過過渡金屬硫化物和碳納米管的組合，可以是一元復(fù)合過渡金屬硫化物的負載型微波催化劑，也可以是二元復(fù)合過渡金屬硫化物的負載型微波催化劑，活性成分的催化性能得到最大化利用；通過碳納米管作為載體，利于提高催化劑吸收微波的性能，且利于促進硫化氫的分解。碳納米管還可以采用堿處理，便于清潔碳納米管的表面和消除酸中心的影響，有利于H₂S的吸附，進一步提高催化分解效率。

本發(fā)明還公開一種上述催化劑的制備方法，制備過程精簡，且獲得的催化劑具有較高活性，具體是：

該制備方法包括以下步驟：

第一步、按配比稱取過渡金屬硝酸鹽、硫脲、堿處理后的碳納米管、乙二醇和水；

第二步、將過渡金屬硝酸鹽、硫脲和堿處理后的碳納米管加入到水和乙二醇混合溶液中攪拌均勻，得到第一混合液；

第三步、將第二步所得第一混合液置入高壓水熱反應(yīng)釜中進行水熱合成反應(yīng)，得到第二混合液；

第四步、將第三步所得第二混合液進行后處理，即得微波催化劑。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第二步中：過渡金屬硝酸鹽和硫脲的摩爾配比為2：1-1：4；

水和乙二醇混合溶液中的水和乙二醇體積比為2：8-7：3；攪拌具體是：先采用水浴磁力攪拌，再采用超聲震蕩；水浴磁力攪拌的溫度為30℃-80℃，攪拌時間為0.2-4h；超聲震蕩中超聲處理的時間為0.5-3h。