一种低温脱硫催化剂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种低温脱硫催化剂及其制备方法和应用，属于低温催化脱硫技术领域。该低温脱硫催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为V2O5，所述载体为水蒸气改性炭载体，钒占催化剂总质量的1～10wt％。将较难处理的板栗壳炭材料作为炭载体，变废为宝，提高了板栗壳炭载体对SO2吸附性能和V2O5在板栗壳炭载体上的分散性，经过水蒸气处理的板栗壳炭载体，提高了SO2的转化效果，该低温脱硫催化剂的吸附和催化氧化作用相辅相成，提高了对SO2的去除效果。除效果。

A low temperature desulfurization catalyst and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低温脱硫催化剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种低温脱硫催化剂及其制备方法和应用，属于低温催化脱硫


技术介绍

[0002]二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一。它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，严重时还会使人死亡。空气中的二氧化硫会部分被氧化成三氧化硫并形成酸雾，随雨水降下成为酸雨。
[0003]目前，世界各国对烟气脱硫都非常重视，已经开发了多种行之有效的脱硫技术。炭法烟气脱硫是一种以炭材料为脱硫剂，利用其催化、吸附性能净化SO2的方法，其产物可以浓SO2、硫酸或硫磺等多种形式回收利用，是较符合我国国情的烟气脱硫技术。
[0004]然而，对于燃煤烟气，SO2排放量大，而炭材料的吸附容量有限，因而带来较大的使用量和较高的处理费用，严重阻碍了炭法烟气脱硫技术的产业化进程。如果能在吸附过程的基础上实现SO2的催化氧化，则将大大提高烟气脱硫的效率，减轻SO2污染的沉重负担。现有催化剂普遍存在活性组分在炭材料上分散性差、易结块的问题，降低了SO2催化氧化性能，减小了SO2的去除容量。
[0005]因此，亟待开发一种低温脱硫催化剂，以提高SO2的脱除效率。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，提供了一种低温脱硫催化剂及其制备方法和应用，将较难处理的板栗壳炭材料作为炭载体，变废为宝，提高了板栗壳炭载体对SO2吸附性能和V2O5在板栗壳炭载体上的分散性，经过水蒸气处理的板栗壳炭载体，提高了SO2的转化效果，该低温脱硫催化剂的吸附和催化氧化作用相辅相成，提高了对SO2的去除效果。
[0007]本专利技术提供以下的技术方案：
[0008]一种低温脱硫催化剂，包括活性组分和载体，所述活性组分为V2O5，所述载体为水蒸气改性炭载体，钒占催化剂总质量的1～10wt％，优选为4wt％。
[0009]优选地，所述水蒸气改性炭载体为经过水蒸气处理的板栗壳炭载体。
[0010]优选地，所述水蒸气改性炭载体的处理过程包括：
[0011](1)将板栗壳清洗后置于恒温干燥箱中干燥，破碎后，将板栗壳置于电阻炉中，在高纯氮气保护下升温至炭化温度并保温0.8
‑
1.5h，更优选1h，然后继续升温至活化温度，将高纯氮气切换为CO2，并保持0.8
‑
1.5h，更优选1h，再将CO2切换为高纯氮气，随炉冷却至室温，得到板栗壳炭载体；
[0012](2)将步骤(1)获得的板栗壳炭载体放入催化活性测试平台石英管中，通入氮气，升温至700
‑
800℃，更优选750℃，通入水蒸气，反应60
‑
100min，更优选80min，得到所述水蒸气改性炭载体。
[0013]优选地，所述步骤(1)中炭化温度为550
‑
650℃，更优选600℃；活化温度为800
‑
950
℃，更优选850℃。
[0014]优选地，所述步骤(2)中氮气流量为50
‑
80ml/h，更优选65ml/h。
[0015]根据本申请的另一个方面，提供一种如上述任一所述的低温脱硫催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016]S1、将草酸溶于水制备成溶液，加入适量偏钒酸铵，并在60
‑
70℃水浴中搅拌至溶解，优选65℃，形成前驱体溶液；
[0017]S2、将适量水蒸气改性炭载体加入到步骤S1的前驱体溶液中，恒温加热搅拌至溶解，超声浸渍40
‑
60min，优选50min，得到半干状态的样品；
[0018]S3、将步骤S2得到半干状态的样品置于真空干燥箱中干燥，随后放入马弗炉中煅烧，即得低温脱硫催化剂。
[0019]优选地，所述步骤S1中偏钒酸铵与草酸的摩尔比为1：(1.8
‑
2.2)，更优选1：2。
[0020]优选地，所述步骤S2中恒温加热搅拌温度为60
‑
80℃，更优选70℃，时间为0.8
‑
1.5h。
[0021]优选地，所述步骤S3中干燥温度为100
‑
120℃，更优选110℃；干燥时间为10
‑
16h，更优选13h；煅烧温度为400
‑
600℃，更优选500℃；煅烧时间为1.5
‑
3h，更优选2h。
[0022]根据本申请的又一个方面，提供上述任一所述的低温脱硫催化剂或由上述任一所述低温脱硫催化剂的制备方法制备得到的低温脱硫催化剂在烟气脱硫中的应用。
[0023]在本申请中，
[0024]本申请的有益效果包括但不限于：
[0025]1.本申请的低温脱硫催化剂中，将较难处理的板栗壳炭材料作为炭载体，变废为宝，板栗壳中含有大量纤维素和木质素，是活性炭生产的良好原料，用于SO2吸附，降低了处理费用；板栗壳废料中含有含量较高的灰分，这些灰分在活性炭制备中起到了活化作用，增大了板栗壳炭材料的比表面积和孔隙率，提高了板栗壳炭载体对SO2吸附性能和V2O5在板栗壳炭载体上的分散性。
[0026]2.本申请的低温脱硫催化剂中，经过水蒸气处理的板栗壳炭载体，水蒸气吸附在板栗壳炭材料上使得SO2或者其转变后的产物在板栗壳炭材料上溶解，促进了SO2的继续吸附，当V2O5和湿度同时存在时，催化和溶解共同作用，提高了SO2的转化效果。
[0027]3.本申请的低温脱硫催化剂，吸附和催化氧化作用相辅相成，板栗壳炭材料的较大的比表面积和孔隙率，使其具有较强的吸附功能；同时，高比表面也是活性组分高度分散的基础，能够使V2O5的利用率大幅度增加，使催化剂表现出较优的催化性能。
[0028]4.本申请采用水蒸气对板栗壳炭材料进行改性，增大了板栗壳炭材料的比表面积和孔容量，显著提升脱硫率，同时提高V2O5在板栗壳炭载体上的分散性，有利于催化剂表面活性点位与反应气体充分接触，提高了催化剂脱硫反应速率；采用水蒸气改性板栗壳炭材料的过程和催化剂制备方法简单、易操作，有效增加板栗壳炭材料的附加值，提高SO2的脱除效率。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0030]实施例1
[0031]一种低温脱硫催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0032]S1、将草酸溶于水制备成溶液，加入偏钒酸铵，偏钒酸铵与草酸的摩尔比为1：1.8，并在60℃水浴中搅拌至溶解，形成前驱体溶液，；
[0033]S2、将适量水蒸气改性炭载体加入到步骤S1的前驱体溶液中，在60℃下恒温加热搅拌至溶解，超声浸渍40min，得到半干状态的样品；
[0034]S3、将步骤S2得到半干状态的样品置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为10h，随后放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为1.5h，即得低温脱硫催化剂。
[0035]钒占催化剂总质量的1wt％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温脱硫催化剂，其特征在于，包括活性组分和载体，所述活性组分为V2O5，所述载体为水蒸气改性炭载体，钒占催化剂总质量的1～10wt％。2.根据权利要求1所述的低温脱硫催化剂，其特征在于，所述水蒸气改性炭载体为经过水蒸气处理的板栗壳炭载体。3.根据权利要求2所述的低温脱硫催化剂，其特征在于，所述水蒸气改性炭载体的处理过程包括：(1)将板栗壳清洗后置于恒温干燥箱中干燥，破碎后，将板栗壳置于电阻炉中，在高纯氮气保护下升温至炭化温度并保温0.8
‑
1.5h，然后继续升温至活化温度，将高纯氮气切换为CO2，并保持0.8
‑
1.5h，再将CO2切换为高纯氮气，随炉冷却至室温，得到板栗壳炭载体；(2)将步骤(1)获得的板栗壳炭载体放入催化活性测试平台石英管中，通入氮气，升温至700
‑
800℃，通入水蒸气，反应60
‑
100min，得到所述水蒸气改性炭载体。4.根据权利要求3所述的低温脱硫催化剂，其特征在于，所述步骤(1)中炭化温度为550
‑
650℃，活化温度为800
‑
950℃。5.根据权利要求3所述的低温脱硫催化剂，其特征在于，所述步骤(2)中氮气流量为50
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80ml/h。6.一种如权利要求1
‑
5任一所述的低温脱硫催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：车春玲，
申请(专利权)人：山东联星能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：