[發明專利]類水滑石衍生鉬基復合硫化物催化材料在H2

有效

• 申請號: 201810796861.3
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109046390B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張鑫;郝鄭平;張鳳蓮;蔣國霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J37/20;B01J37/30;C01B32/77
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發明涉及類水滑石衍生鉬基復合硫化物催化材料在H₂S和CO₂協同催化轉化制羰基硫中的應用，屬于資源回收技術領域。以類水滑石材料為前驅物，利用類水滑石層板及層間離子可調控的特點，將活性組分(Mo)或助劑(Co、Fe、Ni、Zn、Cu)插入到水滑石層間或層板中，硫化后可得到各元素達到近乎原子程度均勻分散和各元素協同效應強的新型鉬基復合硫化物催化材料。該催化材料具有元素可調變性強，制備過程簡單等特點，并且該催化劑在H₂S和CO₂協同催化轉化制備羰基硫中可表現出優異的催化活性和選擇性。

技術領域

本發明涉及類水滑石衍生鉬基復合硫化物催化材料在H₂S和CO₂協同催化轉化制羰基硫中的應用，屬于資源回收技術領域。

背景技術

在石油化工、煤化工和天然氣化工的生成過程中會產生大量的含硫含碳酸性氣，H₂S和 CO₂氣體。H₂S是一種具有臭味的有毒有害氣體，其不僅對人體健康有害，損壞人體的神經系統，而且還能對生產設備產生腐蝕作用。與此同時，CO₂是最主要的溫室氣體，是導致全球變暖的重要原因之一。2016年《巴黎協定》氣候變化協定的簽署使得我國面臨的CO₂減排壓力更加清晰。因此，CO₂的排放和治理也必須高度重視并采用有效措施。

但化工行業對這些含硫含碳酸性氣的治理主要是針對H₂S展開，而忽略對CO₂的治理。 H₂S的治理主要以Claus硫回收工藝為主，其基本原理為1/3的H₂S在反應爐內加氧燃燒成 SO₂，然后生成的SO₂和剩下的H₂S在催化劑的作用下反應生成單質硫，經Claus尾氣治理后 99.9％的H₂S被回收，但排放到大氣中的尾氣含≥50％的CO₂氣體。Claus硫回收工藝雖然實現了硫資源的回收，卻忽略了CO₂的減排，加大了CO₂的排放。因此，迫切需要實現H₂S和CO₂中硫碳資源的協同回收。

羰基硫(COS)被廣泛用作谷物熏蒸劑，具有滲透性好、環境毒害小的優點。在有機合成中，羰基硫可被用作合成硫代酸、取代噻吩、殺蟲劑巴丹、除草劑燕麥敵、殺草丹等。因此，若能實現CO₂+H₂S→COS+H₂O反應的發生將具有重要的意義。但該反應為熱力學平衡反應，且主要受限于動力學反應速率過慢，因此若能制備出具有H₂S和CO₂協同催化轉化活性的催化劑將會極大地提高反應的速率，促進反應的發生和反應平衡的實現。

類水滑石材料是一種層狀的陰離子粘土材料，其具有較大的比表面積，一定的酸堿性位，層板陽離子及層間陰離子可調控等特征，是一種非常理想的催化劑前驅體。而鉬催化劑在含硫化合物加氫精制、CO耐硫變換及低碳醇合成等化工生產過程中發揮著重要作用。因此，以類水滑石材料為前驅物，利用類水滑石層板及層間離子可調控的特點，將活性組分(Mo)或助劑(Co、Fe、Ni、Zn、Cu)插入到水滑石層間或層板中，硫化后可得到各元素達到近乎原子程度均勻分散和各元素協同效應強的新型鉬基復合硫化物催化劑，并且該催化劑在H₂S和CO₂協同催化轉化制羰基硫中表現出優異的催化活性和選擇性。

發明內容

本發明的目的是將以鉬插層類水滑石為前驅物合成的鉬基復合硫化物應用于石油化工、煤化工和天然氣化工酸性氣H₂S和CO₂協同催化轉化制羰基硫的反應中，提供一種具有高催化活性的催化劑和催化方法。

本發明是采用以下的技術方案實現的：