一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于环境保护和空气污染治理技术领域，尤其涉及一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种羰基硫净化用催化剂，包括多孔载体、活性组分和碱金属；所述活性组分为过渡金属；所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。实施例结果表明，本发明专利技术提供的催化剂在CO和/或H2存在的还原气氛下，100～200℃的环境中可以实现对羰基硫的催化净化。

A Catalyst for Carbonyl Sulfur Purification and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用
本专利技术含硫物质净化
领域，具体涉及一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
工业气源中的典型低浓度有毒有害气体的深度净化是国际大气污染控制工程技术研究的热点和难点之一，在国内也具有广阔的工程应用背景，意义重大。但国内该领域的基础研究却相对薄弱，技术需求迫切。有机硫广泛存在于煤制气、石油制气、高酸天然气以及包括页岩气、煤层气在内的非常规天然气中，其有机硫的种类和浓度主要取决于产地、开采及加工方式等因素，主要包括羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇(R-SH)、硫醚(R-S-R)、噻吩(C4H4S)等，其中主要以羰基硫为主。由于工业气源在化工应用过程中，多需要使用催化剂，但是羰基硫会造成工业催化剂的硫中毒失活，还会导致工业仪表管道的腐蚀。因此，工业气源在进行化工应用前需要进行羰基硫的超深度净化。工业上脱除羰基硫的方法主要有干法和湿法。干法是利用吸附剂和催化剂将硫化物直接脱除或转化后再脱除的过程，主要有加氢转化法、水解转化法及氧化转化法等。干法的特点是脱硫精度高、投资低、操作费用低、几乎没有动力消耗，当原料气含硫量较低，或需净化的气体流量较小时，干法脱硫即可达到目的。因此，干法脱硫受到广泛关注，其中催化剂的性质对于脱硫效果至关重要。例如，中国专利CN1069673使用了负载稀土金属氧化物或复合金属氧化物的催化剂，其虽然能够达到一定的催化效果。但是，该催化剂在还原气氛下难以实现对羰基硫的催化转化，影响了该技术的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用；本专利技术提供的催化剂低温活性高，还可以在还原气氛下实现对羰基硫的催化净化。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种羰基硫净化用催化剂，包括多孔载体、活性组分和碱金属；所述活性组分为过渡金属；所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。优选的，所述多孔载体包括多孔活性炭颗粒、活性炭纤维、活性氧化铝、蜂窝状堇青石和分子筛中的一种或多种；所述活性组分包括Fe、Mn、Cu和Ni中的一种或多种；所述碱金属为Na和/或K。优选的，所述活性组分的质量为多孔载体质量的0.5％～10％；所述碱金属的质量为多孔载体质量的1％～20％。本专利技术提供了上述技术方案所述的羰基硫净化用催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将强碱溶液和多孔载体进行加热处理后，对多孔载体进行干燥，得到碱化载体；(2)将过渡金属盐溶液以雾化的形式与所述步骤(2)得到的碱化载体进行接触反应，得到催化剂前驱体；所述接触反应的温度为50～250℃；(3)将所述步骤(2)的催化剂前驱体进行深度反应，得到羰基硫净化用催化剂；所述深度反应的温度为300～400℃。优选的，所述步骤(1)中强碱溶液的溶质包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；所述强碱溶液的浓度为1～3mol/L。优选的，所述步骤(1)中加热处理的温度为50～100℃，时间为1～5h。优选的，所述步骤(2)中过渡金属盐溶液中溶剂包括铁、镍、铜和锰对应的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和甲酸盐中的一种或多种；所述过渡金属盐溶液中金属离子的浓度为0.5～2mol/L。优选的，所述步骤(2)中过渡金属盐溶液的雾化液通过载气与碱化载体接触发生反应；所述载气包括空气、氢气或氮气；所述步骤(2)中接触反应的时间为1～5h。优选的，所述步骤(3)的深度反应在载气持续通入条件下进行；所述载气包括空气、氢气或氮气；所述步骤(3)中深度反应的时间为3～12h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的羰基硫净化用催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的羰基硫净化用催化剂在催化净化羰基硫中的应用。本专利技术提供的技术方案具有如下效果：本专利技术提供了一种羰基硫净化用催化剂，包括多孔载体、活性组分和碱金属；所述活性组分为过渡金属；所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。采用本专利技术涉及的制备方法制得的催化剂活性组分在载体表面分布均匀，粒径小且处在无定型状态，因此低温活性优异。催化剂在制备过程中无需频繁移动，有助于降低生产成本。实施例结果表明，本专利技术提供的催化剂在CO和/或H2存在的还原气氛下，100～200℃下实现对羰基硫的催化净化。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的催化剂的扫描电子显微镜图片；图2为本专利技术实施例2得到的催化剂的扫描电子显微镜图片；图3为本专利技术实施例3得到的催化剂的扫描电子显微镜图片；图4为本专利技术实施例4得到的催化剂的扫描电子显微镜图片；图5为应用例1中在一氧化碳还原气氛下羰基硫净化效率随时间变化曲线图；图6为应用例2中在一氧化碳还原气氛下羰基硫净化效率随时间变化曲线图；图7为应用例3中在一氧化碳还原气氛下羰基硫净化效率随时间变化曲线图；图8为应用例4中在一氧化碳还原气氛下羰基硫净化效率随时间变化曲线图。具体实施方式为了更清楚更深入地说明本专利技术的内容，下面将进一步列举一些实施例，但本专利技术不局限于所列举的实施例。下列实施例中具体实验条件或方法如未注明，均按本领域的常规条件或方法进行。本专利技术提供了一种羰基硫净化用催化剂，包括多孔载体、活性组分和碱金属。在本专利技术中，所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。在本专利技术中，所述多孔载体优选包括多孔活性炭颗粒、活性炭纤维、活性氧化铝、蜂窝状堇青石和分子筛中的一种或多种。在本专利技术中，所述活性组分为过渡金属；所述活性组分优选包括Fe、Mn、Cu和Ni中的一种或多种。在本专利技术中，所述活性组分的质量优选为多孔载体质量的0.5％～10％，进一步优选为1.0％～9.0％，更优选为2.0％～5.0％。在本专利技术中，所述碱金属优选为Na和/或K；当所述碱金属为Na和K时，所述K和Na的摩尔比优选为(0.5～2)：1，进一步优选为(0.8～1.6)：1，更优选为(1.0～1.2)：1。在本专利技术中，所述碱金属的质量优选为多孔载体质量的1％～20％，进一步优选为1.5％～15％，更优选为5～10％。本专利技术还提供了上述技术方案所述的羰基硫净化用催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将强碱溶液和多孔载体进行加热处理后，对多孔载体进行干燥，得到碱化载体；(2)将过渡金属盐溶液以雾化的形式与所述步骤(2)得到的碱化载体进行接触反应，得到催化剂前驱体；所述接触反应的温度为50～250℃；(3)将所述步骤(2)的催化剂前驱体进行深度反应，得到羰基硫净化用催化剂；所述深度反应的温度为300～400℃。在本专利技术中，如无特殊说明，所用到的原料为本领域技术人员所熟知的市售商品。本专利技术将强碱溶液和多孔载体进行加热处理后，对多孔载体进行干燥，得到碱化载体。在本专利技术中，所述强碱溶液的溶质优选包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；当所述溶剂为氢氧化钾和氢氧化钠时，所述氢氧化钾和氢氧化钠的摩尔比优选为(0.5～2)：1，进一步优选为(0.8～1.6)：1，更优选为(1.0～1.2)：1。在本专利技术中，所述强碱溶液的浓度优选为1～3mol/L；所述强碱溶液和多孔载体的用量体积比优选为1～1.5。在本专利技术中，所述加热处理的温度优选为50～100℃，进一步优选为75～90℃；所述加热处理的时间优选为1～5h，进一步优选为1.5～4h。本专利技术优选将所述多孔载体浸没于强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羰基硫净化用催化剂，其特征在于，包括多孔载体、活性组分和碱金属；所述活性组分为过渡金属；所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。

【技术特征摘要】
1.一种羰基硫净化用催化剂，其特征在于，包括多孔载体、活性组分和碱金属；所述活性组分为过渡金属；所述活性组分和碱金属负载在所述多孔载体的表面和孔隙中。2.根据权利要求1所述的羰基硫净化用催化剂，其特征在于，所述多孔载体包括多孔活性炭颗粒、活性炭纤维、活性氧化铝、蜂窝状堇青石和分子筛中的一种或多种；所述活性组分包括Fe、Mn、Cu和Ni中的一种或多种；所述碱金属为Na和/或K。3.根据权利要求1所述的羰基硫净化用催化剂，其特征在于，所述活性组分的质量为多孔载体质量的0.5％～10％；所述碱金属的质量为多孔载体质量的1％～20％。4.权利要求1～3任一项所述的羰基硫净化用催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将强碱溶液和多孔载体进行加热处理后，对多孔载体进行干燥，得到碱化载体；(2)将过渡金属盐溶液以雾化的形式与所述步骤(2)得到的碱化载体进行接触反应，得到催化剂前驱体；所述接触反应的温度为50～250℃；(3)将所述步骤(2)的催化剂前驱体进行深度反应，得到羰基硫净化用催化剂；所述深度反应的温度为300～400℃。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹鹏伟，
申请(专利权)人：河北伟量环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13