[發(fā)明專利]用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110609165.9
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113289602A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬飛;禚玉群;任雯;王濤;劉寧;郭謹瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);清華大學(xué)山西清潔能源研究院;北京水木清源環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;B01J23/04;B01J21/04;B01J32/00;B01J21/12;B01J21/06;B01J35/10;B01J35/02;B01D53/86;B01D53/48
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發(fā)明公開了一種用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑及其制備方法與應(yīng)用，其中，所述用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑包括：載體，所述載體包括改性氧化鋁；活性組分，所述活性組分負載在所述載體上，并且所述活性組分包括堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物。將該催化劑用于催化羰基硫的水解，對羰基硫的催化水解活性高，在30～100℃、體積空速1500～6000h^?1的條件下，羰基硫的水解轉(zhuǎn)化率高于90％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固定床催化劑產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)大國，鋼鐵工業(yè)是我國能源消耗較大的產(chǎn)業(yè)部門，約占全國工業(yè)總能耗的15％，與此形成鮮明對比的是鋼鐵行業(yè)實施廢氣污染物的治理仍然是對關(guān)鍵污染物(二氧化硫、顆粒物、氮氧化物)的整改上。

高爐煤氣是鋼鐵工業(yè)中高爐煉鐵工藝流程中的副產(chǎn)可燃氣體，是鋼鐵行業(yè)的主要污染物之一。其主要由一氧化碳、二氧化碳及少量硫化物、水汽等組成。高爐煤氣作為燃料，可以進行回收利用，但是其中硫化物經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)化為SO₂、SO₃等，排放至大氣中會形成酸雨，造成環(huán)境污染。隨著我國環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，鋼鐵行業(yè)中燒結(jié)機機頭、球團焙燒煙氣中二氧化硫的排放濃度小時均值不得高于35mg/m³，其他主要污染源二氧化硫排放濃度小時均值原則上分別不高于50mg/m³，達到超低排放的鋼鐵企業(yè)每月至少95％以上時段小時均值排放濃度滿足上述要求。“十四五”期間，鋼鐵行業(yè)超低排放改造市場空間仍會進一步擴大。高爐煤氣精脫硫項目950個，預(yù)計投資100億元。

目前，針對高爐煤氣前端處理，已出現(xiàn)了吸附脫硫凈化技術(shù)、催化水解堿液吸收技術(shù)。前者是煤氣通過多孔吸附材料，煤氣中的含硫物質(zhì)吸附在材料的空隙中。專利CN212800255U中，將煤氣經(jīng)過除塵裝置后進入含有吸附材料的精脫硫塔中，脫硫塔中布有高硫容疏水分子篩吸附劑層，煤氣與分子篩接觸、吸附后達到去除含硫化合物的目的。但是此方法中吸附劑不僅會吸附硫化物，還會吸附煤氣中的其他氣體分子，降低了脫硫效率；此外，吸附劑吸收飽和后進行解析會增加運行成本，解析出的硫化物進行處理時也會造成污染。

催化水解堿液吸收技術(shù)即高爐煤氣通過兩級催化水解裝置，煤氣中COS、CS₂等有機硫化物催化水解生成H₂S，H₂S氣體，與堿液(Na₂CO₃、NaOH)發(fā)生反應(yīng)去除硫，產(chǎn)生的含硫廢水需要進一步處理。專利CN106824149B公開了一種鈦硅復(fù)合羰基硫水解催化劑及其制備方法，以聚苯乙烯微球、P123為模板劑，以可溶性鈦鹽、可溶性硅為催化劑載體前驅(qū)物，以草酸鉀配位溶液為活性組分前驅(qū)物。經(jīng)過多次浸漬干燥焙燒后得到有序大孔和介孔的羰基硫水解催化劑，在空速1.6萬h^-1，COS濃度為800mg/m³，O₂濃度為2％，水解溫度為70℃條件下，COS水解率高于90％。但是此方法制備過程較為繁瑣，且使用成本較高的表面活性劑，使該催化劑的制備成本較高。

因此，現(xiàn)有的用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑有待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑及其制備方法與應(yīng)用，將該催化劑用于催化羰基硫的水解，對羰基硫的催化水解活性高，在30～100℃、體積空速1500～6000h^-1的條件下，羰基硫的水解轉(zhuǎn)化率高于90％。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述催化劑包括：

載體，所述載體包括改性氧化鋁；

活性組分，所述活性組分負載在所述載體上，并且所述活性組分包括堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物。