一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂、其制备方法和应用，所述水解催化剂的制备方法为：首先将商业二氧化铈用去离子水洗涤至pH为中性；将钾金属碱性物与去离子水按1

【技术实现步骤摘要】
一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及羰基硫气体的催化水解
，具体涉及一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化铈，淡黄色或黄褐色固体，性质稳定，化学活性高，成本较低，是一种重要的稀土氧化物功能材料，晶型单一，具有稀土元素独特的f层电子结构和高的表面效应，几乎不吸收可见光，因此在生活中常用作照相机、显像管等镜头抛光剂，由于具有三价和四价价态变化产生的氧空缺、优良的储氧和氧交换性能等特殊的物理化学性质，在负载活性组分后在汽车尾气处理、光催化、热催化等领域发挥了重要作用，逐渐成为了研究的热点问题。
[0003]随着现代化学工业迅速发展和人民生活的日益提高，天然气、石油气、焦炉气、水煤气和半水煤气等被广泛地应用于各种化工过程和人民日常生活中，通常这些气体中都含有硫化物，除了含有一般的无机硫，如SO2、SO3、H2S等，还含有一般较难除去的有机硫，如COS、CS2等，其中COS的化学活性比H2S的化学活性小得多，其酸性和极性均比H2S的弱，并且很容易引起催化剂中毒失活，并且对工业生产的设备有腐蚀作用。但是一般用于脱除H2S的方法不能有效地完全脱除COS。工业上脱除COS的方法主要分为干法和湿法，其中干法是指利用吸附剂和催化剂将COS直接脱除或转化为其他无机硫再脱除的过程，主要有包括有还原法、水解法、吸附法、光解法及氧化法等，有着脱硫精度高、操作费用低等优点，其中水解法是目前研究的热点问题，将有机硫COS催化水解转化为无机硫H2S，然后集中处理无机硫。
[0004]专利技术专利CN109745982 B公开的“二氧化铈负载氧化铜的制备方法”，该方法首先通过在N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇混合溶剂中加入4,4
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联苯二甲酸、六水硝酸铈、表面活性剂等来制备Ce
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MOF，其次将上述Ce
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MOF煅烧得到纳米二氧化铈，最后经硝酸铜浸渍、干燥、煅烧得到负载氧化铜的二氧化铈纳米材料，并将其应用到催化氧化一氧化碳的过程中，该方法多步骤的制备流程复杂、并且成本较高，用于工业化难度较大。
[0005]专利技术专利CN113289602 A公开的“用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂及其制备方法与应用”，该方法通过以改性氧化铝为载体、碱金属氧化物、碱土金属氧化物为活性组分，再加入增稠剂、造孔剂、粘结剂、表面活性剂等助剂来成型造粒，该方法制备工艺较复杂，且制备成本较高。
[0006]针对上述技术背景，本专利技术以较为简单的操作制备了一种用于高炉煤气中羰基硫水解催化剂，并对模拟高炉煤气中的羰基硫有着较高水解脱除率，具有很大的环保意义和经济意义。

技术实现思路

[0007]针对现有工业生产中吸附材料存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂、其制备方法和应用。本专利技术催化剂的设计思路是：二氧化
铈的制备过程中往往会形成未与氧原子配位的三价铈离子，导致二氧化铈常常含有未配位的氧空缺，具有较好的催化活性，并且铈很难与硫元素形成配合物，具有一定的抗硫中毒性能。另外，本专利技术采用二氧化铈负载钾金属碱性物，使二氧化铈上赋予碱性中心，在催化羰基硫水解降解时，羰基硫水解的第一步就是与催化剂碱性中心的羟基反应生成硫代碳酸盐中间体，然后继续分解为硫化氢和二氧化碳。本专利技术的催化剂具备了二氧化铈氧空缺催化活性和抗硫中毒性能，以及优良的碱性中心等特性，在催化降解羰基硫方面具有很好的应用。
[0008]本专利技术通过简单的一步浸渍法得到新型羰基硫水解催化剂，在模拟的高炉煤气气氛中，对羰基硫有着较好的催化水解效果，显著提高了二氧化铈对于羰基硫气体的催化水解能力，为羰基硫水解催化剂的设计提供了新思路，从环境保护和经济效益上，具有潜在的工业化价值。
[0009]所述的一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）首先将二氧化铈用去离子水洗涤至pH为中性；2）将钾金属碱性物与去离子水按1
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4:20质量体积比混合，超声处理6
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10 min，然后加入步骤1）洗涤处理过的二氧化铈，于70
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90 ℃温度下回流搅拌4
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8 h，最后在60
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80 ℃温度下进行真空干燥8
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12 h，即得到所述用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂。
[0010]上述步骤2）中，钾金属碱性物与二氧化铈的质量比为1
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5:10，优选为3:10。
[0011]进一步地，步骤2）中，钾金属碱性物为氢氧化钾、碳酸氢钾或碳酸钾，优选为碳酸钾。
[0012]本专利技术制备的水解催化剂能够很好的应用在高炉煤气催化水解脱除羰基硫中，应用方法为：将水解催化剂装入在固定床反应器内，向固定床反应器内通入含有羰基硫的高炉煤气，进行脱除羰基硫的催化水解过程。
[0013]进一步地，催化水解过程进行的测试温度为100
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200 ℃，优选为150 ℃；含有羰基硫的高炉煤气在固定床反应器内通入的体积流量与水解催化剂在固定床反应器内的装填质量之比为100
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120:1，体积流量的单位是mL/min，质量的单位是g。
[0014]进一步地，高炉煤气中羰基硫的浓度在300 mg/m3以下时，水解催化剂在10 h内对羰基硫的水解脱除率均在85%以上，优选为95%以上。
[0015]相对于现有技术，本专利技术取得的有益效果是：（1）本专利技术提供的羰基硫水解催化剂，在150 ℃测试温度下，模拟高炉煤气的体积流量为300
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400 mL/min的条件下，对羰基硫有着很好的催化水解效果，显著提高了二氧化铈对于羰基硫催化水解能力，从环境保护和经济效益上，具有潜在的工业化价值。
[0016]（2）本专利技术公开的高炉煤气中羰基硫水解催化剂，其制备工艺简单，制备过程安全环保，生产成本低，适用于工业化过程中羰基硫的脱除。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例1得到的高炉煤气中羰基硫水解催化剂的氮气吸脱附图；图2为本专利技术进行高炉煤气羰基硫催化水解实验，选用的催化剂分别为最优实施例3及对比例1和对比例2制备的羰基硫水解催化剂，羰基硫转化率随反应时间的变化关系
图。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0019]实施例1：一种高炉煤气中羰基硫水解催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）首先将商业二氧化铈用去离子水洗涤，直至pH为中性；2）将3 g的氢氧化钾与20 mL去离子水混合，超声处理6 min，然后加入步骤1）洗涤处理过的二氧化铈10 g，于80 ℃温度下回流搅拌4 h，最后在60 ℃温度下进行真空干燥10 h（真空干燥的压力在
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0.08 MPa），即得到羰基硫水解催化剂。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）首先将二氧化铈用去离子水洗涤至pH为中性；2）将钾金属碱性物与去离子水按1
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4:20质量体积比混合，超声处理6
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10 min，然后加入步骤1）洗涤处理过的二氧化铈，于70
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90 ℃温度下回流搅拌4
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8 h，最后在60
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80 ℃温度下进行真空干燥8
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12 h，即得到所述用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂。2.如权利要求1所述的一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，钾金属碱性物与二氧化铈的质量比为1
‑
5:10，优选为3:10。3.如权利要求1所述的一种用于脱除高炉煤气中羰基硫的水解催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，钾金属碱性物为氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，谢亮，孔祥宇，秦景辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：