一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法及应用技术

一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法，将三氧化二镧和二氧化锆混合获得混合物A，将改型金属元素盐与混合物A均匀混合获得混合物B，将海藻酸盐于混合物B混合均匀获得混合物C，在混合物C中加入混合物C质量的1

【技术实现步骤摘要】
一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]硫化氢是一种有毒有害且具有强腐蚀性的酸性气体，造成了工业金属管道和设备的腐蚀以及金属基催化剂的中毒。当前，我国己经发现众多高硫化氢气田和气井，其中硫化氢浓度均较高。此外，诸如印染厂、造纸厂、污水治理厂、农药厂等行业的生产过程中都会产生含硫化氢工业废气。而二氧化碳是公认的温室气体，是化石燃料完全燃烧的产物，其排放量逐年上升，已造成全球气候变暖、海洋酸化等严重危害，对人类生存环境产生巨大影响。
[0003]在石油化工、天然气化工和煤化工等熟知的化工工业生产中都会大量产生上述两种气体，并且二者往往共存。目前，工业上通常是将硫化氢和二氧化碳两种酸性废气分别进行回收处理，再进行单独利用。因此，将硫化氢和二氧化碳共转换制合成气(一氧化碳和氢气混合气)既可以实现对硫化氢和二氧化碳的同时无害化处理，又能生产出工业重要原料合成气，是一条理想的硫化氢和二氧化碳工业废弃资源再利用技术，在洁净环保领域、节约能源领域均具有重要的现实意义和价值。尤其是在转换硫化氢和二氧化碳制合成气技术中，如何显著提高催化剂的反应活性和合成气选择性是该
的重点和难点。因此，高效催化剂的制备、设计及其反应性能的研究至关重要。
[0004]本专利技术是以硫化氢和二氧化碳混合气为原料，通过所制备的炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂与等离子体协同的方法将硫化氢和二氧化碳转换为工业重要原料合成气，既高选择性的生产出合成气，又同时实现了对硫化氢和二氧化碳的无害化处理，经检索未发现有同类现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种成本低、工艺简单的制备具有高性能转换硫化氢和二氧化碳制合成气的炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂的方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法，包括如下步骤
[0007]步骤一、将三氧化二镧和二氧化锆混合获得混合物A，混合物A中，镧离子与锆离子的摩尔比为0.1－10；
[0008]步骤二、将改型金属元素盐与混合物A均匀混合获得混合物B，混合物B中，镧离子与锆离子的离子数量和与改型金属元素的摩尔比为0.1－15；
[0009]步骤三、将海藻酸盐于混合物B混合均匀获得混合物C，混合物C中，海藻酸盐和混合物B质量比为1－20；
[0010]步骤四、在混合物C中加入混合物C质量的1
‑
10倍的去离子水，得到粘稠胶体，将粘
稠胶体在60―150℃下真空干燥；在保护气体氛围下于300―900℃焙烧得到炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂即为转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂。
[0011]所述改性金属元素为Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Ba、Co、Ni、Nb、Rh、Pd、Pt、Cd、Ga、Ce、Zn、Mn、Cu、Fe、Cr、W、Mo、Ag或Al中的一种。
[0012]改型金属元素对应盐为氯化锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、氯化铯、硝酸铯、硫酸铯、氯化铍、硝酸铍、硫酸铍、氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氯化钡、硝酸钡、硫酸钡、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化铌、硝酸铌、硫酸铌、氯化铑、硝酸铑、硫酸铑、氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化铂、硝酸铂、硫酸铂、氯化镉、硝酸镉、硫酸镉、氯化镓、硝酸镓、硫酸镓、氯化铈、硝酸铈、硫酸铈、氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化铬、硝酸铬、硫酸铬、钨酸铵、钼酸铵、硝酸银、氯化铝、硝酸铝或硫酸铝中的一种。
[0013]所述海藻酸盐为海藻酸钾、海藻酸钠或海藻酸镁中的一种。
[0014]所述的保护气体为氮气、氩气或氦气中一种。
[0015]一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的应用，将炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂置于线筒式反应器的反应腔内，通入氮气以除去反应器中的氧气后，通入硫化氢和二氧化碳混合气，其中混合气中硫化氢和二氧化碳和的体积百分含量为1
‑
100％，其余为其他气体，硫化氢占硫化氢和二氧化碳和体积百分含量为0.1－99.9％，混合气流量为1－1000毫升/分钟，反应温度120－200℃，反应压力为0.1－5MPa，接通连接高压电极和接地极的等离子体电源，调节电压至2－100千伏、频率1－50千赫兹，反应0.1
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24小时。
[0016]所述的线筒式反应器的材质为玻璃、陶瓷、刚玉或聚四氟中的一种。
[0017]所述的线筒式反应器由反应管1，高压电极2，进气口3，出气口4，接地极5，催化剂填充腔6组成，图1是线筒式反应器示意图。反应管1的轴线上有高压电极2，高压电极2的一端位于反应管1的下部，另一端位于反应管1顶端之外，在反应管1的上部有进气口3，在反应管1的下部有出气口4，接地极5环绕在反应管1的外壁，并位于进气口3与出气口4之间，反应管1与高压电极2之间形成的空腔为催化剂填充腔6，该催化剂填充腔6用于填充催化剂。
[0018]所述的其他气体是氮气、氩气、氢气、一氧化碳、甲烷、氧硫化碳、甲醇蒸汽中的一种或者多种混合。
[0019]本专利技术利用金属离子与海藻酸盐可以在极温和条件下发生快速的离子交换反应，进而产生金属离子与海藻酸盐的水凝胶并同时均匀包裹三氧化二镧和二氧化锆混合物。通过调节海藻酸盐的引入量，调控金属元素、三氧化二镧和二氧化锆的比例，进而获得结构规则、颗粒尺寸均匀的炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂。
[0020]本专利技术的有益效果是：所述的制备炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂的方法成本低、工艺流程简单、容易操作，可有望大量生产。所制备的炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂对转换H2S和CO2成合成气效率高。合成气选择性可达到100％，在一定条件下硫化氢转换率可达到100％，二氧化碳转换率可达到100％。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的线筒式反应器的结构示意图；
[0022]图2是实施例25中炭负载银改性镧锆复合催化剂的100小时反应结果图。
具体实施方式
[0023]实施例1
[0024]称取35克的三氧化二镧和二氧化锆混合物A，其中镧离子:锆离子摩尔比为0.4；按照(镧离子+锆离子):铯元素离子摩尔比为4.5称取硝酸铯，随后将三氧化二镧和二氧化锆混合物A与硝酸铯均匀混合得到混合物B；再按照海藻酸钠:混合物B质量比＝18混合配得混合物C；向混合物C中加入是其质量6倍的去离子水，得到粘稠胶体；将所得粘稠胶体在130度下真空干燥；在氮气氛围下于650度焙烧即得到炭负载铯改性镧锆复合催化剂。将该催化剂置于材质为聚四氟的线筒式反应器中反应腔内，通入氮气以除去反应器中的氧气后，通入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤步骤一、将三氧化二镧和二氧化锆混合获得混合物A，混合物A中，镧离子与锆离子的摩尔比为0.1－10；步骤二、将改型金属元素盐与混合物A均匀混合获得混合物B，混合物B中，镧离子与锆离子的离子数量和与改型金属元素的摩尔比为0.1－15；步骤三、将海藻酸盐于混合物B混合均匀获得混合物C，混合物C中，海藻酸盐和混合物B质量比为1－20；步骤四、在混合物C中加入混合物C质量的1
‑
10倍的去离子水，得到粘稠胶体，将粘稠胶体在60―150℃下真空干燥；在保护气体氛围下于300―900℃焙烧得到炭负载金属元素改性镧锆复合催化剂即为转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂。2.根据权利要求1所述的一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法，其特征在于：所述改性金属元素为Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Ba、Co、Ni、Nb、Rh、Pd、Pt、Cd、Ga、Ce、Zn、Mn、Cu、Fe、Cr、W、Mo、Ag或Al中的一种。3.根据权利要求1所述的一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的制备方法，其特征在于：改型金属元素盐为氯化锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、氯化铯、硝酸铯、硫酸铯、氯化铍、硝酸铍、硫酸铍、氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氯化钡、硝酸钡、硫酸钡、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化铌、硝酸铌、硫酸铌、氯化铑、硝酸铑、硫酸铑、氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化铂、硝酸铂、硫酸铂、氯化镉、硝酸镉、硫酸镉、氯化镓、硝酸镓、硫酸镓、氯化铈、硝酸铈、硫酸铈、氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化铬、硝酸铬、硫酸铬、钨酸铵、钼酸铵、硝酸银、氯化铝、硝酸铝或硫酸铝中的一种。4.根据权利要求1所述的一种转换硫化氢和二氧化碳混合酸气为合成气的催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，李民，房克功，王建国，余康，孙高攀，穆晓亮，周鹏，张立功，谭金浪，冯文爽，王斌，王乾浩，王涛，宇文晓萌，
申请(专利权)人：国能包头煤化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：