[發明專利]一種用于高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110991841.3
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113578329A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 沈凱;劉羿良;李博
• 申請（專利權）人: 江蘇朗潤環保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J23/10;C10K1/00;C10K1/34
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務所(普通合伙) 32380
• 代理人: 周彩鈞

本發明屬于工業催化技術領域，公開了一種用于高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑及其制備方法。本發明所制備的水解催化劑按照質量百分比由以下成分組成：載體85％～90％，活性組分5％～10％，助劑1％～3％，上述成分質量百分比之和為100％。其中，載體為鈦?鋁復合氧化物，活性組分為硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鈰、硝酸鎳中的一種或幾種，助劑為碳酸鉀。本發明制備的水解催化劑對羰基硫具有高效的催化水解性能。當反應溫度為100℃～150℃時，COS的脫除率可達80％以上，適用于高爐煤氣等含低濃度羰基硫氣體的低溫催化水解脫硫。

技術領域

本發明屬于工業催化技術領域，具體涉及一種高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑及其制備方法。

背景技術

鋼鐵行業是我國國民經濟的重要基礎工業，為國家建設提供了原材料保障，是國民經濟的有力支柱。根據世界鋼鐵行業協會及中國國家發改委報告的統計數據顯示，2019年我國的粗鋼和生鐵產量分別為9.96億噸、8.09億噸，分別占世界總產量的53.26％、63.30％，這表明我國鋼鐵工業發展迅速，已經成為名副其實的鋼鐵大國。我國鋼鐵行業的快速發展也帶來了能源消耗和環境污染等問題，研究應用節能減排技術是鋼鐵行業實現可持續發展的必然舉措。

我國的鋼鐵生產主要依靠高爐煉鐵這一高溫熱還原方式，隨之副產的高爐煤氣中總硫含量約100～200mg/Nm³。其中硫化物主要分為有機硫和無機硫兩類，其中，有機硫以羰基硫(COS)為主。COS可通過吸附法、加氫轉化法、有機胺類溶劑吸收法等方法進行脫除，但這些方法成本較高，適合小氣量尾氣的精細脫除，不適合大氣量高爐煤氣中COS的精細脫除；另一種方法是催化水解法(COS+H₂O→H₂S+CO₂)，由于其具有溫和的反應條件、較低的操作溫度以及較高的脫除效率，已成為鋼鐵行業廣泛認可的COS轉化脫除技術，其中催化劑的選擇對于脫除COS效果至關重要。

當前COS水解催化劑主要以氧化鋁和氧化鈦等金屬氧化物為載體，負載活性組分等。然而，這些催化劑的水解活性溫度較高，且在高爐煤氣微氧的氣氛下易發生硫酸鹽中毒，導致失活現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的水解轉化率較低、水解溫度較高、抗硫酸鹽化性能較差等問題提供一種高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑及其制備方法，提高對高爐煤氣中含硫化合物的凈化效果，減少環境污染。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種用于高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑，按照質量百分比由以下成分組成：載體85％～90％，活性組分5％～10％，助劑1％～3％，上述成分質量百分比之和為100％。其中，載體為鈦-鋁復合氧化物，活性組分為硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鈰、硝酸鎳中的一種或幾種，助劑為碳酸鉀。

本發明制備用于高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑載體的方法包括如下步驟：

(1)將鈦的氧化物的前驅體和鋁的氧化物的前驅體按照一定摩爾比加入去離子水中，冰水浴下攪拌至完全溶解，得混合溶液；

(2)在上述混合溶液中逐滴加入氨水，攪拌并調節pH至8～10；

(3)將混合物密封，室溫下靜置陳化20～30h后，濾去上層清液；離心洗滌沉淀至上清液無氯離子，再將減壓抽濾后的沉淀烘干至恒重，經研磨，得到固體粉末；

(4)將步驟(3)得到的固體粉末在空氣氣氛下進行煅燒，然后通過機械壓片成型，過篩，制得鈦-鋁復合氧化物。

進一步說，本發明所述鈦的氧化物的前驅體為四氯化鈦，鋁的氧化物的前驅體為硝酸鋁；所述載體中鈦、鋁的摩爾比例為0.5～1：1～2。

本發明制備用于高爐煤氣脫除羰基硫的水解催化劑的方法包括如下步驟：

(1)按照質量百分比稱取以下組分：載體85％～90％，活性組分5％～10％及助劑1％～3％，上述成分質量百分比之和為100％；所述活性組分為硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鈰、硝酸鎳中的一種或幾種；所述助劑為碳酸鉀；