[發明專利]一種用于脫除高爐煤氣中羰基硫的水解催化劑、其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210517243.7
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114832805A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 王建國;謝亮;孔祥宇;秦景輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01D53/48;B01D53/86
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

本發明公開了一種用于脫除高爐煤氣中羰基硫的水解催化劑、其制備方法和應用，所述水解催化劑的制備方法為：首先將商業二氧化鈰用去離子水洗滌至pH為中性；將鉀金屬堿性物與去離子水按1?4:20質量體積比混合，超聲處理6?10 min，然后加入洗滌處理過的商業二氧化鈰，于70?90℃溫度下回流攪拌4?8 h，最后在60?80℃溫度下進行真空干燥8?12 h，即得到水解催化劑。本發明將鉀金屬堿性物負載在二氧化鈰上，然后將得到的催化劑用于高爐煤氣中羰基硫的水解脫除，具有脫除效率高、穩定性好等優點，具有潛在的工業應用價值。

技術領域

本發明涉及羰基硫氣體的催化水解技術領域，具體涉及一種用于脫除高爐煤氣中羰基硫的水解催化劑、其制備方法和應用。

背景技術

二氧化鈰，淡黃色或黃褐色固體，性質穩定，化學活性高，成本較低，是一種重要的稀土氧化物功能材料，晶型單一，具有稀土元素獨特的f層電子結構和高的表面效應，幾乎不吸收可見光，因此在生活中常用作照相機、顯像管等鏡頭拋光劑，由于具有三價和四價價態變化產生的氧空缺、優良的儲氧和氧交換性能等特殊的物理化學性質，在負載活性組分后在汽車尾氣處理、光催化、熱催化等領域發揮了重要作用，逐漸成為了研究的熱點問題。

隨著現代化學工業迅速發展和人民生活的日益提高，天然氣、石油氣、焦爐氣、水煤氣和半水煤氣等被廣泛地應用于各種化工過程和人民日常生活中，通常這些氣體中都含有硫化物，除了含有一般的無機硫，如SO₂、SO₃、H₂S等，還含有一般較難除去的有機硫，如COS、CS₂等，其中COS的化學活性比H₂S的化學活性小得多，其酸性和極性均比H₂S的弱，并且很容易引起催化劑中毒失活，并且對工業生產的設備有腐蝕作用。但是一般用于脫除H₂S的方法不能有效地完全脫除COS。工業上脫除COS的方法主要分為干法和濕法，其中干法是指利用吸附劑和催化劑將COS直接脫除或轉化為其他無機硫再脫除的過程，主要有包括有還原法、水解法、吸附法、光解法及氧化法等，有著脫硫精度高、操作費用低等優點，其中水解法是目前研究的熱點問題，將有機硫COS催化水解轉化為無機硫H₂S，然后集中處理無機硫。

發明專利CN109745982 B公開的“二氧化鈰負載氧化銅的制備方法”，該方法首先通過在N,N-二甲基甲酰胺和乙醇混合溶劑中加入4,4-聯苯二甲酸、六水硝酸鈰、表面活性劑等來制備Ce-MOF，其次將上述Ce-MOF煅燒得到納米二氧化鈰，最后經硝酸銅浸漬、干燥、煅燒得到負載氧化銅的二氧化鈰納米材料，并將其應用到催化氧化一氧化碳的過程中，該方法多步驟的制備流程復雜、并且成本較高，用于工業化難度較大。

發明專利CN113289602 A公開的“用于高爐煤氣中羰基硫水解的催化劑及其制備方法與應用”，該方法通過以改性氧化鋁為載體、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物為活性組分，再加入增稠劑、造孔劑、粘結劑、表面活性劑等助劑來成型造粒，該方法制備工藝較復雜，且制備成本較高。

針對上述技術背景，本發明以較為簡單的操作制備了一種用于高爐煤氣中羰基硫水解催化劑，并對模擬高爐煤氣中的羰基硫有著較高水解脫除率，具有很大的環保意義和經濟意義。

發明內容

針對現有工業生產中吸附材料存在的不足，本發明的目的在于提供一種用于脫除高爐煤氣中羰基硫的水解催化劑、其制備方法和應用。本發明催化劑的設計思路是：二氧化鈰的制備過程中往往會形成未與氧原子配位的三價鈰離子，導致二氧化鈰常常含有未配位的氧空缺，具有較好的催化活性，并且鈰很難與硫元素形成配合物，具有一定的抗硫中毒性能。另外，本發明采用二氧化鈰負載鉀金屬堿性物，使二氧化鈰上賦予堿性中心，在催化羰基硫水解降解時，羰基硫水解的第一步就是與催化劑堿性中心的羥基反應生成硫代碳酸鹽中間體，然后繼續分解為硫化氫和二氧化碳。本發明的催化劑具備了二氧化鈰氧空缺催化活性和抗硫中毒性能，以及優良的堿性中心等特性，在催化降解羰基硫方面具有很好的應用。