固体脱硫催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种固体脱硫催化剂和一种固体脱硫催化剂的制备方法。所述固体脱硫催化剂例如包括：多孔性氧化硅载体和负载于所述多孔性氧化硅载体表面的络合铁离子。其中，所述固体脱硫催化剂的穿透硫容为15％～35％，所述多孔性氧化硅载体的平均孔容积为0.05～0.8立方厘米/克，以及所述多孔性氧化硅载体的平均孔径为0.5～50纳米。本实施例的固体脱硫催化剂适用于含硫化氢和氧气的待脱硫气体之脱硫，可以将硫化氢氧化为硫单质，具有较高脱硫性能，且适用于较高反应温度及0.8％以下氧气浓度的脱硫环境。气浓度的脱硫环境。

【技术实现步骤摘要】
固体脱硫催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及气体净化及环境保护
，尤其涉及一种固体脱硫催化剂以及一种固体脱硫催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]钢铁冶炼、煤化工等生产过程中会产生高炉煤气(又称高炉气)或焦炉煤气(又称焦炉气)等原料气，其含有不同浓度的硫化氢(H2S)气体、甚至有机硫化物(比如羰基硫，其水解后产生H2S)，高浓度H2S的存在不仅污染环境、腐蚀管道设备、影响产品质量，而且会造成后续工艺生产中的催化剂中毒失活，因此脱除气相中的H2S是非常重要的工艺过程。目前，现有的脱硫催化剂存在脱硫性能低，受限于脱硫环境例如仅适用于低温、低氧气浓度的条件，或者在脱硫后形成的固废进行二次处理会污染环境等弊端。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术实施例提供一种固体脱硫催化剂和一种固体脱硫催化剂的制备方法，适用于含硫化氢(H2S)和氧气(O2)的待脱硫气体之脱硫，可以将H2S氧化为单质硫且具有较高脱硫性能，可以适用较高反应温度及较高氧气浓度的脱硫环境，甚至可以避免出现固废二次处理污染环境的情况。
[0004]具体地，本专利技术实施例公开一种固体脱硫催化剂，包括：多孔性氧化硅载体和负载于所述多孔性氧化硅载体表面的络合铁离子；其中，所述固体脱硫催化剂的穿透硫容为15％～35％，，所述多孔性氧化硅载体的平均孔容积为0.05～0.8立方厘米/克(cm3/g)，以及所述多孔性氧化硅载体的平均孔径为0.5～50纳米(nm)。
[0005]在本专利技术的一个实施例中，所述多孔性氧化硅载体的比表面积为200～400平方米/克，所述平均孔径为5～20纳米。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，所述多孔性氧化硅载体包括球形氧化硅颗粒，且所述球形氧化硅颗粒的粒径为3～8毫米(mm)、强度为50～250牛顿/颗(N/颗)。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述多孔性氧化硅载体包括圆柱条形或三叶草条形氧化硅，所述圆柱条形或三叶草条形氧化硅的直径为3～6毫米、强度为50～250牛顿/厘米(N/cm)。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述络合铁离子来源于络合铁溶液，且所述络合铁溶液的原料包括：含有硫酸根的铁源、氨基羧酸类有机络合剂、pH调节剂和稳定剂，所述氨基羧酸类有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述pH调节剂将所述络合铁溶液的pH值调整为8.0～12.0。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述固体脱硫催化剂应用于含硫化氢且氧气浓度小于0.8％的待脱硫气体之脱硫，且所述待脱硫气体包含高炉气或焦炉气。
[0010]此外，本专利技术实施例提供的一种固体脱硫催化剂的制备方法，包括：(i)称取含有
硫酸根的铁源、稳定剂和有机络合剂溶解于水中得到溶解液，搅拌所述溶解液并在所述搅拌的期间向所述溶解液中加入pH调节剂调整其pH值至8.0～12.0以制得络合铁溶液，其中在所述络合铁溶液中，所述有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，且所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0；(ii)将氧化硅和所述络合铁溶液放置在糖衣机或双锥回转浸渍机中滚动，使得所述络合铁溶液被所述氧化硅吸收，得到负载氧化硅；以及(iii)取出所述负载氧化硅装入密封容器中放置保存，然后将所述负载氧化硅烘干，以得到包括多孔性氧化硅载体和负载于所述多孔性氧化硅载体表面的络合铁离子的固体脱硫催化剂。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述将氧化硅和所述络合铁溶液放置在糖衣机或双锥回转浸渍机中滚动，包括：将所述氧化硅放置在所述糖衣机或所述双锥回转浸渍机中，并向所述氧化硅喷淋所述络合铁溶液，以使得所述氧化硅浸渍在所述络合铁溶液中；以及，所述取出所述负载氧化硅装入密封容器中放置保存，然后将所述负载氧化硅烘干，包括：将所述负载氧化硅装入密封袋中保存6～24h，然后在80～120℃温度下烘干所述负载氧化硅。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述多孔性氧化硅载体的比表面积为50～500平方米/克，所述多孔性氧化硅载体的平均孔容积为0.05～0.8立方厘米/克，所述多孔性氧化硅载体的平均孔径为5～20纳米，以及所述固体脱硫催化剂的穿透硫容为15％～35％。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述络合铁溶液中不含氯离子和硝酸根离子，所述稳定剂用于稳定二价铁离子且为山梨糖醇、苯甲酸钠或其组合，所述有机络合剂为氨基羧酸类有机络合剂。
[0014]上述技术方案可以具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例的固体脱硫催化剂包括多孔性氧化硅载体和负载于所述多孔性氧化硅载体表面的络合铁离子；其中，多孔性氧化硅载体由于其本身的化学和结构稳定性，使得所述固体脱硫催化剂可在较高反应温度下使用例如温度范围为50～280℃，再者鉴于氧化硅属于极性氧化物，而非极性的脱硫产物
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单质硫与其结合力弱，对所述固体脱硫催化剂进行升温再生时易于将单质硫从多孔性氧化硅载体的孔道中赶出，再生温度例如为130～300℃，优选为150～230℃；氧化硅不怕水、容易再生，其形成玻璃态有憎水作用。此外，针对活性炭载体存在遇氧气易燃的风险，且活性炭载体仅适用于氧气浓度小于0.3％的脱硫环境，而本实施例的固体脱硫催化剂可应用于氧气浓度小于0.8％的待脱硫气体脱硫，也即相较于活性炭载体，其还适用于氧气浓度大于等于0.3且小于0.8％的脱硫环境。氧化铝载体仅适用于不含强酸性的环境或低水汽的环境、且对氧的活化作用比较大，故用于氧气浓度小于0.5％的脱硫环境，也就是说，相较于氧化铝载体，本实施例的固体脱硫催化剂还适用于氧气浓度大于等于0.5且小于0.8％的脱硫环境。另外，当所述固体脱硫催化剂应用于含H2S和O2的待脱硫气体之脱硫时，待脱硫气体中的H2S与络合铁离子(三价铁离子)进行氧化还原反应生成单质硫及络合亚铁离子(二价铁离子)，而待脱硫气体中的O2又可以将被硫化氢还原的络合亚铁离子快速氧化为络合铁离子，使其再生，从而实现脱硫
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再生循环过程；在该脱硫
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再生循环过程中，多孔性氧化硅载体的微孔结构为脱硫反应提供了反应场所，增强了H2S与三价铁离子以及O2对二价铁离子的接触几率，提高了反应性能。再者，多孔性氧化硅载体的高比表面积有利于络合铁离子的分散且为生成的单质硫提供了负载场所，而大的孔径和孔容积可有效容纳脱硫过程中生成的单质硫，不容易因单质硫堵塞孔道而致使H2S分子难以进入孔道与络合铁离子反应，从而可
以实现较高的脱硫性能(例如穿透硫容为15％～35％)。进一步地，络合铁溶液中没有引入有害杂质阴离子例如氯离子以及硝酸根离子，从而可以避免氯离子对设备腐蚀严重的问题以及硝酸根离子导致废水难处理等问题。最后，本实施例的固体脱硫催化剂在脱硫后剩下的多孔性氧化硅载体可以作为水泥的添加剂，处理方便且不会对环境造成较大的固废污染。
具体实施方式
[0015]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体脱硫催化剂，其特征在于，包括：多孔性氧化硅载体和负载于所述多孔性氧化硅载体表面的络合铁离子；其中，所述固体脱硫催化剂的穿透硫容为15％～35％，所述多孔性氧化硅载体的平均孔容积为0.05～0.8立方厘米/克，以及所述多孔性氧化硅载体的平均孔径为0.5～50纳米。2.根据权利要求1所述的固体脱硫催化剂，其特征在于，所述多孔性氧化硅载体的比表面积为200～400平方米/克，所述平均孔径为5～20纳米。3.根据权利要求1所述的固体脱硫催化剂，其特征在于，所述多孔性氧化硅载体包括球形氧化硅颗粒，且所述球形氧化硅颗粒的粒径为3～8毫米、强度为50～250牛顿/颗。4.根据权利要求1所述的固体脱硫催化剂，其特征在于，所述多孔性氧化硅载体包括圆柱条形或三叶草条形氧化硅，所述圆柱条形或三叶草条形氧化硅的直径为3～6毫米、强度为50～250牛顿/厘米。5.根据权利要求1所述的固体脱硫催化剂，其特征在于，所述络合铁离子来源于络合铁溶液，且所述络合铁溶液的原料包括：含有硫酸根的铁源、氨基羧酸类有机络合剂、pH调节剂和稳定剂，所述氨基羧酸类有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述pH调节剂将所述络合铁溶液的pH值调整为8.0～12.0。6.根据权利要求1至5任意一项所述的固体脱硫催化剂，其特征在于，所述固体脱硫催化剂应用于含硫化氢且氧气浓度小于0.8％的待脱硫气体之脱硫，且所述待脱硫气体包含高炉气或焦炉气。7.一种固体脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，包括：称取含有硫酸根的铁源、稳定剂和有机络合剂溶解于水中得到溶解液，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘时球，
申请(专利权)人：德微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：