【技术实现步骤摘要】
采用硫炭复合材料催化亚硫酸氢盐制备单质硫的方法
[0001]本专利技术涉及一种催化亚硫酸氢盐制备单质硫的方法，具体涉及一种采用硫炭复合材料催化亚硫酸氢盐制备单质硫的方法，属于亚硫酸氢盐催化歧化
技术介绍
[0002]现阶段，硫炭复合材料为采用优质活性炭为基炭，经特殊工艺制成的含硫活性炭，其主要用于天然气/煤气等含汞气体脱汞装置中用于脱汞。中国专利文件CN111675215A，公开了硫炭复合材料材料及其制备方法和应用。其通过将四氢呋喃、含硫固体杂环有机物、过渡金属盐和二氧化硅模板混合，并去除溶剂，得到块状样品；然后研磨成粉状颗粒，在惰性气氛中碳化得到碳化产物；最后去除碳化产物中的二氧化硅模板以及碳化产物表面的金属盐，得到硫炭复合材料材料。所述硫炭复合材料材料的比表面积为1000
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2000m2/g，以硫炭复合材料材料的总重量为基准，该硫炭复合材料材料的硫含量为10
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20重量％。该硫炭复合材料材料的硫含量较高(10
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20％)，比表面积较大，对汞单质具有较好的吸附效果；而且该硫炭复合材料具有较好的稳定性，能够延长使用周期。
[0003]中国专利文件CN112079355A，公开了一种富硫活性炭及其制备方法，通过将石油焦、活化剂、硫化物和亚硫酸盐混合均匀后进行活化；然后将活化产物与酸性气体接触进行反应得到固相产物；最后将固相产物经洗涤、干燥后得富硫活性炭。制备得到的富硫活性炭产品具有比表面积大、硫分散均匀度高、脱汞效果好、制备方法简单等优点。>[0004]硫磺为氧族单质非金属固体，是一种重要的化工原料，广泛用于生产各种化工产品、火药、火柴、颜料以及药用品。粉末状的硫在农业上可用作杀虫剂和杀菌剂。硫磺的主要来源于自然硫的矿床提取和天然气、煤气和工业废气中回收硫磺。随着硫磺需求量的扩大，从废气或废水中回收硫磺日益成为一种重要的硫磺来源。
[0005]液相歧化制硫法是指利用亚硫酸氢盐中硫元素为中间价态的特点，在高温和催化剂的条件下发生歧化，实现单质硫的回收。如中国专利文件200710035059.4，报道了采用硫化钠吸收二氧化硫，得到亚硫酸氢钠，再在120～240℃下发生反应得到单质硫。为了进一步的降低反应温度，柴立元等人报道了中国专利文件201210391355.9和中国专利文件201210392392.1，公开了利用单质硒催化亚硫酸氢盐歧化，实现了在80～100℃条件下，在液相条件下回收了单质硫。此外，刘恢等人报道了中国专利文件201711078170.1，公开了利用光照和碘离子的协同作用，在常温常压条件下实现了单质硫的回收。但是由于硒和碘都较贵，目前无法适用于大规模生产和应用。通过催化法使亚硫酸氢盐歧化，以回收硫磺是一种低成本的操作方法。但由于其催化剂价格较高，该工艺一直未得到大规模推广。因此寻找一种低成本高效亚硫酸氢盐歧化催化剂具有重要意义。在现有技术中，未见有将硫炭复合材料用于催化亚硫酸氢盐的歧化反应的相关报道。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种采用硫炭复合材料催化亚硫酸氢盐制备
单质硫的方法。本专利技术利用粘结剂将粉末单质硫和活性炭粉进行粘结，并通过成型机成型得到具有一定强度的颗粒状硫炭复合材料，采用该硫炭复合材料作为催化剂，可在50℃左右的条件下实现高浓度亚硫酸氢盐的歧化反应。单质硫和活性炭均为简单易得的较为廉价的物质，该反应条件温和，制备获得的硫炭复合材料可循环使用。因此，以硫炭复合材料作为亚硫酸氢盐的歧化反应的催化剂具有广阔的市场前景和经济效益。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种采用硫炭复合材料催化亚硫酸氢盐制备单质硫的方法，该方法包括如下步骤：
[0009]1)先将硫、活性炭和粘结剂混合均匀获得混合料，然后将混合料进行成型处理获得硫炭复合材料。
[0010]2)将亚硫酸氢盐溶解完全，然后加入硫炭复合材料进行歧化反应，持续监测反应体系的pH值，直至pH值变化到pH设定值。然后进行固液分离获得滤液。
[0011]3)将固液分离的硫炭复合材料返回步骤1)循环使用。将固液分离后的滤液继续进行加热反应获得单质硫。
[0012]作为优选，在步骤1)中，所述活性炭为煤质活性炭、木质活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭中的一种或多种，优选为煤质活性炭。
[0013]作为优选，在步骤1)中，所述粘结剂为煤焦油、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、田菁粉、可溶性淀粉、聚乙二醇、乙醇、甘油、硅溶胶、铝溶胶、膨润土、水玻璃、废糖浆中的一种或多种，优选为羧甲基纤维素钠。
[0014]作为优选，在步骤2)中，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠盐、亚硫酸氢钾盐、亚硫酸氢铵盐中的一种或多种。
[0015]或者，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠盐、亚硫酸钾盐、亚硫酸铵盐中的一种或多种的酸性溶液，该酸性溶液的pH为2
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5.5，优选pH为3
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5。
[0016]作为优选，在步骤2)中，所述歧化反应的温度为40
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80℃，优选为45
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70℃，更优选为50
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60℃。
[0017]作为优选，在步骤2)中，所述歧化反应的时间为0.3
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10h，优选为0.5
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8h，更优选为0.8
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5h。
[0018]作为优选，在步骤2)中，所述pH设定值＜3，优选pH设定值＜2.5，更优选pH设定值＜2。
[0019]作为优选，在步骤3)中，所述加热反应的温度为50
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120℃，优选为60
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110℃，更优选为70
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100℃。
[0020]作为优选，步骤1)具体为：
[0021]1a)先将单质硫和活性炭分别进行磨粉处理，然后将硫粉和活性炭粉混合均匀获得硫炭混合粉料。
[0022]1b)向步骤1a)获得的硫炭混合粉料中加入粘结剂和水，混合均匀后获得混合料。
[0023]1c)将步骤1b)获得的混合料加入到成型机中进行成型处理，成型料经干燥后获得硫炭复合材料。
[0024]作为优选，在步骤1a)中，所述硫炭混合粉料中硫粉和活性炭粉的质量比为1.5
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18:1，优选为3
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15:1，更优选为4.5
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12:1。
[0025]作为优选，在步骤1a)中，所述硫炭混合粉料的平均粒径为10
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100目，优选为15
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80目，更优选为20
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50目。
[0026]作为优选，在步骤1b)中，所述混合料与粘结剂和水加入总量的质量比为1.5
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15:1，优选为2
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10:1，更优选为3
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6:1。其中粘结剂与水的质量比为0.15～1:1，优选为0.2
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【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种采用硫炭复合材料催化亚硫酸氢盐制备单质硫的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)先将硫、活性炭和粘结剂混合均匀获得混合料，然后将混合料进行成型处理获得硫炭复合材料；2)将亚硫酸氢盐溶解完全，然后加入硫炭复合材料进行歧化反应，持续监测反应体系的pH值，直至pH值变化到pH设定值；然后进行固液分离获得滤液；3)将固液分离的硫炭复合材料返回步骤1)循环使用；将固液分离后的滤液继续进行加热反应获得单质硫。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述活性炭为煤质活性炭、木质活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭中的一种或多种，优选为煤质活性炭；和/或所述粘结剂为煤焦油、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、田菁粉、可溶性淀粉、聚乙二醇、乙醇、甘油、硅溶胶、铝溶胶、膨润土、水玻璃、废糖浆中的一种或多种，优选为羧甲基纤维素钠。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在步骤2)中，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠盐、亚硫酸氢钾盐、亚硫酸氢铵盐中的一种或多种；或者，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠盐、亚硫酸钾盐、亚硫酸铵盐中的一种或多种的酸性溶液，该酸性溶液的pH为2
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5.5，优选pH为3
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5。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤2)中，所述歧化反应的温度为40
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80℃，优选为45
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70℃，更优选为50
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60℃；和/或所述歧化反应的时间为0.3
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10h，优选为0.5
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8h，更优选为0.8
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5h；和/或所述pH设定值＜3，优选pH设定值＜2.5，更优选pH设定值＜2；和/或在步骤3)中，所述加热反应的温度为50
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120℃，优选为60
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110℃，更优选为70
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100℃。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤1)具体为：1a)先将单质硫和活性炭分别进行磨粉处理，然后将硫粉和活性炭粉混合均匀获得硫炭混合粉料；1b)向步骤1a)获得的硫炭混合粉料中加入粘结剂和水，混合均匀后获得混合料；1c)将步骤1b)获得的混合料加入到成型机中进行成型处理，成型料经干燥后获得硫炭复合材料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤1a)中，所述硫炭混合粉料中硫粉和活性炭粉的质量比为1.5
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18:1，优选为3
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15:1，更优选为4.5
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12:1；作为优选，所述硫炭混合粉料的平均粒径为10
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100目，优选为15
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80目，更优选为20
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50目；和/或在步骤1b)中，所述混合料与粘结剂和水加入总量的质量比为1.5
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15:1，优选为2
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10:1，更优选为3
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技术研发人员：杨本涛，廖继勇，冯哲愚，康建刚，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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