[發明專利]一種低溫等離子體協同Cu/γ-Al2

在審

• 申請號: 202010984131.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112387088A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 馬懿星;陳鵬;寧平;王學謙;薛宇;王郎郎;王明飛;李凱;瞿廣飛
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/86;B01D53/48
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種低溫等離子體協同Cu/γ?Al2O3催化劑降解羰基硫的方法，該方法在同軸式介質阻擋放電反應器的介質層內的等離子體放電區域填充制備的催化劑，然后利用氣體質量流量計將羰基硫通入同軸式介質阻擋放電反應器中，等離子體電壓為8～10KV，頻率為8～10KHz，在室溫下等離子體協同Cu/γ?Al2O3催化劑對羰基硫降解率高達99.5％以上；本發明將低溫等離子體的高反應活性與催化劑的高反應選擇性相結合，在室溫下操作，方法簡單且運行成本低，此外本發明中催化劑中的Cu+和Cu2+引入能有效抑制反應過程中的H2S和SO2生成，使羰基硫主要降解生成單質S，減少了二次污染的問題，本方法工藝簡潔，可行性高，具有良好的經濟效益和環境效益。

技術領域

本發明屬于環境工程技術領域，具體涉及一種低溫等離子體協同 Cu/γ-Al₂O₃催化劑降解羰基硫的方法。

背景技術

羰基硫是一種無色的有毒氣體，分子為直線型，一個碳原子以兩個雙鍵分別與氧原子和硫原子相連。羰基硫性質穩定，大氣中的羰基硫在平流層中被氧化為硫酸，其微溶于水。通常存在沼氣、煤氣、黃磷尾氣、焦爐氣等化工原料氣中，是有機硫化物的主要成分。此外羰基硫為酸性氣體，直接與設備接觸，或者轉化為其它含硫氣體都會造成材料的腐蝕，增加設備投資和維修成本。羰基硫通過呼吸直接進入人體或者通過皮膚進入人體都對人的肌體有傷害。羰基硫排放到大氣中會被光分解和氧化形成硫氧物，硫氧物會形成含硫的氣溶膠，硫氧物氣溶膠對大氣中的化學過程的影響很大，包括臭氧的分解、自由基的消耗，這些會進一步影響氣候。

目前處理工業氣體中羰基硫的主要方法有直接吸收脫除和間接轉化吸收脫除兩類。直接吸收脫除法有濕式吸收法、干式吸附法。間接轉化吸收法有加氫轉化法、水解轉化法和氧化轉化法。但這些方法存在以下缺點：有廢液排放且溶劑再生能耗高，脫硫精度不高、硫容相對較低。

中國專利(CN201810147532.6)公開了一種納米層狀固體堿脫除羰基硫的方法，該法在溫度為40℃～80℃、水和羰基硫摩爾比為1.1:1～2:1、含有COS的化工原料氣或硫磺尾氣空速為1.0～4000h-1 的條件下，發生水解和氧化反應，COS水解后經水中溶解氧的氧化作用轉化為硫單質和硫酸鹽，實現COS的脫除，失活后的納米層狀固體堿經堿液浸漬、洗滌、干燥和焙燒后再生，該催化劑脫除效果好且能再生，但其制備工藝復雜，且只適用于空速低的情況下使用。中國專利(CN201810147528.X)公開了一種金屬摻雜KP型分子篩吸附劑脫除羰基硫的方法，該法在吸附溫度為20℃～60℃，液化氣體積空速為0.1～20h-1的條件下，利用金屬摻雜KP型分子篩吸附劑中K+ 堿性中心使COS水解，且COS在堿性中心水解后生成H2S被金屬氧化物活性中心化學吸附，可進一步提高COS的脫除率，該催化劑粒徑均一、形貌規則且吸附性能較強，但處理的液化氣體積空速較低。中國專利(CN200710062492.7)公開了一種中溫羰基硫水解催化劑及其制備方法與用途，該催化劑通過添加V2O5來提高催化劑在中溫條件下的抗硫酸鹽性能，其中各組分的質量百分含量為：V2O5為8-12wt％， K2O為6-10wt％，Al2O3為78-86wt％，該技術只是將COS轉化為硫化氫，還需要專門脫除硫化氫的工藝。

綜上所述，單一使用催化劑降解羰基硫的方法對于催化劑的要求較高，而近年來低溫等離子體技術在氣體凈化領域得到廣泛關注。因此將低溫等離子體的高反應活性與催化劑的高反應選擇性相結合降解羰基硫具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種低溫等離子體協同Cu/γ-Al2O3催化劑降解羰基硫的方法，該方法是在室溫下將羰基硫氣體通過填充 Cu/γ-Al2O3催化劑的同軸式介質阻擋放電反應器，利用低溫等離子體協同催化技術將羰基硫降解，且抑制中間副產物生成，無二次污染，羰基硫的降解率可達99.5％以上。