[發明專利]一種脫硫催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810399358.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108479744A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 孫燕霞;劉春波;侯偉偉;王湛杰
• 申請（專利權）人: 孫燕霞
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/50
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 李浩成

本發明提供了一種脫硫催化劑的制備方法及其應用，屬于環境保護領域。該催化劑以煤矸石為原料，通過對煤矸石煅燒、水蒸氣活化、擴孔、碳骨架架構得到多孔C?Al₂O₃?SiO₂復合載體，然后將活性組分負載到載體表面，該催化劑比表面積大，并且價格低廉，測試發現脫硫效率保持在89.2%以上，持續時間超過220min；該催化劑可廣泛用于鋼鐵企業、煤發電廠、冶金行業等大型煙氣排放企業的催化脫硫；該催化劑制備方法為煤矸石的綜合利用提供一種新途徑。

技術領域

本發明涉及一種脫硫催化劑的制備方法及其應用，屬于環境保護領域。

技術背景

近些年來，人們對于環境保護的意識越來越強，對空氣質量的要求也越來越高。二氧化硫是空氣中的主要污染物之一，而二氧化硫最重要的來源主要由燃煤等含硫物質燃燒產生，其中二氧化硫排放到空氣中以后對空氣形成了污染，而且帶來了次生污染——酸雨。因此，控制二氧化硫的排放成為了環境保護領域最緊迫的課題。

目前工業上氣體脫硫方法主要有干法脫硫和濕法脫硫兩種。干法脫硫主要是通過氧化鐵或活性炭對氣體中的硫化氫進行吸附和氧化，以達到脫除硫化氫的目的。濕法脫硫利用吸附劑吸收硫化氫的特點，有化學吸收、物理吸收等方法，由于該技術操作簡便，適應性比較強，在我國煤化工以及其它脫硫行業一直是一個重要的脫硫工藝技術而得到充分的發展和應用。

但是以上兩種脫硫方式在應用過程中或多或少存在著問題，例如干法脫硫劑再生難度大，更換頻率高，工人勞動強度大，形成的硫與脫硫劑融合在一起，無法得到產品硫磺；濕法脫硫副鹽生成率高，殘液量大且回收難，設備及管道腐蝕，系統阻力大，動力消耗高等。因此研究新型脫硫技術勢在必行，由于氧化脫硫的反應條件溫和，常壓下就可以進行，操作流程相對簡單，并且可以脫除含量較高的硫，得到了廣大研究者的認可。目前，廣大研究者開展了氧化脫硫催化劑的研發工作，由于煤矸石中富含氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵等金屬氧化物，其中很多組分都可以作為脫硫催化劑的活性組分，因此利用煤矸石為原料制備脫硫催化劑不僅能夠實現煤矸石的綜合利用，提高煤矸石的利用價值，同時可以制得高效、廉價的脫硫催化劑。目前未見文獻報道利用煤矸石直接制備脫硫催化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種脫硫效率高、壽命時間長，并且價格低廉，工藝簡單的脫硫催化劑的制備方法，同時為煤矸石的煤矸石的綜合利用提供一種新途徑。

一種脫硫催化劑的制備方法，所述方法是以煤矸石為原料，經過煅燒、水蒸氣活化、擴孔、碳骨架架構、活性組分負載，得到高效脫硫催化劑，具體方法是按下列步驟進行的：

（1）煅燒

將煤矸石粉碎球磨至粒度為10目以下，再加入碳酸鈉，混合均勻后置于管式爐中，在N₂、CO₂、O₂混合氣氛下煅燒，煅燒溫度為700~1200℃，煅燒時間為20~30min，其中煤矸石與碳酸鈉質量比為（3~4）:1；

（2）水蒸氣活化

將步驟（1）得到的樣品加入到高溫反應釜中，將反應釜的溫度升高到300~400℃，控制反應釜的壓力為22.4MPa，然后通入水，達到超臨界狀態，反應10~15min；

（3）擴孔

將步驟（2）得到的樣品加入到擴孔劑水溶液中，然后在加熱條件下攪拌1~3h，過濾，110~130℃下干燥，其中擴孔劑為鋰金屬鹽；

（4）碳骨架架構

將步驟（3）得到的干燥樣品加入到超聲反應器中，再加入有機鈦溶液，控超聲頻率、溫度和超聲時間，超聲反應完成后，將樣品在110~120℃下干燥2~3h，然后在馬弗爐中800~900℃焙燒，焙燒時間為1~2h；

（5）活性組分負載