一种载体、基于该载体的羰基硫水解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中温羰基硫水解催化剂，其以TiO2改性铝土矿为载体，以氧化钾和氧化钠为活性组分，其中，所述TiO2改性铝土矿采用如下方法制备：向铝土矿中加入硫酸钛溶液,控制所述改性铝土矿与所述硫酸钛的质量比为0.7-9.4，混合均匀形成悬浮液，搅拌条件下在所述悬浮液中滴加氨水至pH为9-10，经老化、离心后，水洗至无硫酸根并保持pH为8-10，干燥、焙烧后即得。本发明专利技术所述羰基硫水解催化剂在150-400℃的中温条件下，具有较强的抗硫酸盐性能和较好的水解羰基硫活性。

【技术实现步骤摘要】
一种载体、基于该载体的羰基硫水解催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种载体、基于该载体的羰基硫水解催化剂及其制备方法，属于脱硫催化剂

技术介绍
以煤、焦炭、天然气和石油等为原料生产的化工原料气中均含有机硫，然而有机硫特别是羰基硫COS的存在不仅污染环境、腐蚀管道设备、影响化工产品质量，而且会造成后续生产过程中催化剂的中毒失活，因此羰基硫的脱除技术受到高度重视。目前的工业生产中，利用羰基硫的催化水解来脱除羰基硫被证明是最有效的方法之一，其基本反应原理为：在羰基硫水解催化剂的作用下，羰基硫COS先与水反应转化成H2S，之后采用ZnO等脱除剂除去H2S。目前的羰基硫水解催化剂大多选用金属氧化物或活性炭作为载体，并进一步在该金属氧化物或活性炭载体上负载活性组分后制备得到。其中，γ-Al2O3作为一种多孔性物质，不仅具有比表面积大、热稳定性好、机械强度高等优点，同时还对羰基硫的水解具有催化作用，从而使得基于γ-Al2O3的铝基催化剂载体成为羰基硫水解催化剂中研究最深入、使用最广泛的一类催化剂。现有技术中，中国专利文献CN1331596C公开了一种羰基硫水解催化剂及其制备方法，该羰基硫水解催化剂是以γ-Al2O3、TiO2和/或ZrO2为载体，碱金属氧化物K2O为活性组分，其中各组分重量百分比组成为：γ-Al2O3，73-89wt%；K2O，6-12wt%；TiO2，5-15wt%；和/或ZrO2，5-15wt%。该羰基硫水解催化剂的制备包括以下步骤：向上述载体组分和活性组分的混合组分中添加造孔剂，在混合器中混合均匀，加水或硝酸捏合，常温挤条成形，100-150℃干燥，500-700℃活化，该技术将载体成形与活性组分负载一步完成，采用干混法一步制备的上述羰基硫水解催化剂具有适宜的孔道结构，当在常、低温（室温-150℃）条件下处理高浓度羰基硫气体时，上述羰基硫水解催化剂具有的孔道结构不仅利于羰基硫的快速扩散，也能够实现将羰基硫的水解产物硫化氢在被氧化之前就顺利导出，在常、低温条件下，上述羰基硫水解催化剂具有较高的水解活性。然而，随着温度的升高，在150-350℃的中温条件下，由于水解产物硫化氢的氧化速率加快，来不及导出就在有氧气氛中很快被催化氧化为单质硫，单质硫再进一步快速氧化生成二氧化硫和三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫易于与上述羰基硫水解催化剂的载体发生反应，从而导致催化剂的硫酸盐化中毒，使得该羰基硫催化剂的活性大幅度降低甚至失活。由于在实际生产中，以煤、焦炭、天然气和石油等为原料生产的含羰基硫的化工原料气温度通常都在150℃以上，此时若选择在低、常温的反应条件下采用羰基硫水解催化剂进行羰基硫的脱除，则需先将上述化工原料气降温到低、常温COS水解技术使用的温度（150℃以下）才可脱除COS，然而脱除COS的化工原料气作为后续生产和合成其他化工产品的原料时，其反应温度多数需在150℃以上，此时又需要对脱除COS后的原料气进行升温处理，从而使得上述化工原料气在脱除COS前后需进行先降温再升温的处理过程，操作复杂费时，能量耗费较大。因此，如何制备适用于中温条件下抗硫酸盐毒化性能强的羰基硫载体就成为解决目前问题的关键所在。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中羰基硫水解催化剂载体在中温条件下有氧环境中易发生硫酸盐化中毒而导致催化活性大幅度降低甚至失活，从而提供一种能适于150-400℃的中温条件下使用的抗硫酸盐化性能强的中温羰基硫水解催化剂载体、基于该载体的中温羰基硫水解催化剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于中温羰基硫水解催化剂的TiO2改性铝土矿载体，所述载体采用如下方法制备：向铝土矿中加入硫酸钛溶液,控制所述铝土矿与所述硫酸钛的质量比为0.7-9.4，混合均匀形成悬浮液；在搅拌条件下向所述悬浮液中滴加氨水至pH为9-10，经老化处理后，离心分离出固体沉淀物，将所述固体沉淀物水洗至无硫酸根并保持水洗液pH为8-10，干燥、焙烧后即得。所述氨水的质量百分浓度为25%-28%。在制备所述TiO2改性铝土矿前，先对所述铝土矿进行以下预处理：向所述铝土矿中加入碱液并混合均匀，在120℃-170℃条件下进行水热反应36-72h，经干燥、焙烧得到预处理后的所述铝土矿。所述老化处理的时间为1-3h，温度为40-70℃。所述干燥的温度为80-120℃，干燥时间为3-5h，所述焙烧的温度为300-500℃，焙烧时间为3-5h。一种基于所述TiO2改性铝土矿载体的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，以TiO2改性铝土矿为载体，以氧化钾和氧化钠为活性组分，其中各组分含量如下：各组分含量如下：一种所述的中温羰基硫水解催化剂的制备方法，其包括如下步骤：（1）采用等体积浸渍法，将所述载体浸渍于浓度为0.3-2.6mol/L的碳酸钾溶液中，经干燥、焙烧，在所述载体上浸渍活性组分K2O；（2）采用等体积浸渍法，将步骤（1）中浸渍活性组分K2O的载体浸渍于浓度为0.3-2.6mol/L的碳酸钠溶液中，经干燥、焙烧，即得所述中温羰基硫水解催化剂。所述步骤（1）中，所述干燥的温度为100-140℃，所述干燥时间为4-6h，所述焙烧的温度为300-500℃，所述焙烧时间为2-4h。所述步骤（2），所述干燥的温度为80-120℃，所述干燥时间为2-4h，所述焙烧的温度为300-500℃，所述焙烧时间为2-4h。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本专利技术所述的用于中温羰基硫水解催化剂的TiO2改性铝土矿载体，在制备时，先向铝土矿中加入硫酸钛溶液,控制所述铝土矿与所述硫酸钛的质量比为0.7-9.4，混合均匀形成悬浮液；然后在搅拌条件下向所述悬浮液中滴加氨水至pH为9-10，经老化、离心后，水洗至无硫酸根并保持PH为8-10，干燥、焙烧后即得。采用本专利技术方法制备得到的所述TiO2改性铝土矿载体中，TiO2与Al2O3能够实现分子水平上的均匀混合，使得TiO2分子能够均匀地分散在铝土矿的骨架结构中并与其进行牢固结合，从而将铝土矿的高表面积和热稳定性与TiO2的高催化活性和抗硫酸盐毒化性能有效结合起来，从而即使当本专利技术所述水解催化剂处于二氧化硫和三氧化硫的氛围中也不易与其发生反应。较之现有技术中采用干混方式形成的TiO2与Al2O3复合载体在中温、有氧环境中容易与二氧化硫和三氧化硫发生反应，从而导致羰基硫水解催化剂发生硫酸盐化中毒，使得催化剂的活性大幅度降低甚至失活的现象。本专利技术所述基于TiO2改性铝土矿载体制备得到的中温羰基硫水解催化剂呈现出了非常强的抗硫酸盐毒化性能，在150-400℃的中温条件下也保持有较强的催化活性。（2）本专利技术所述的用于中温羰基硫水解催化剂的TiO2改性铝土矿载体，制备所述载体前，铝土矿需先进行以下预处理：将所述铝土矿中加入碱液并混合均匀，在120℃-170℃进行水热处理36-48h，经干燥、焙烧得到预处理后的所述铝土矿，从而通过将所述铝土矿在碱液存在的条件下进行水热处理，使得所述铝土矿载体的孔道结构和性能都得以优化，数据显示，所述预处理后的铝土矿载体其孔体积为0.17-0.24cm3/g，平均孔径为3.9-4.6nm，从而在用于羰基硫水解反应时，能够将羰基硫水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中温羰基硫水解催化剂的TiO2改性铝土矿载体，其特征在于，所述载体采用如下方法制备：向铝土矿中加入硫酸钛溶液,控制所述铝土矿与所述硫酸钛的质量比为0.7‑9.4，混合均匀形成悬浮液；在搅拌条件下向所述悬浮液中滴加氨水至pH为9‑10，经老化处理后，离心分离出固体沉淀物，将所述固体沉淀物水洗至无硫酸根并保持水洗液pH为8‑10，干燥、焙烧后即得。

【技术特征摘要】
1.一种基于TiO2改性铝土矿载体的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，以TiO2改性铝土矿为载体，以氧化钾和氧化钠为活性组分，其中各组分含量如下：所述载体采用如下方法制备：向铝土矿中加入硫酸钛溶液,控制所述铝土矿与所述硫酸钛的质量比为0.7-9.4，混合均匀形成悬浮液；在搅拌条件下向所述悬浮液中滴加氨水至pH为9-10，经老化处理后，离心分离出固体沉淀物，将所述固体沉淀物水洗至无硫酸根并保持水洗液pH为8-10，干燥、焙烧后即得。2.根据权利要求1所述的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述氨水的质量百分浓度为25％-28％。3.根据权利要求2所述的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，在制备所述TiO2改性铝土矿前，先对所述铝土矿进行以下预处理：向所述铝土矿中加入碱液并混合均匀，在120℃-170℃条件下进行水热反应36-72h，经干燥、焙烧得到预处理后的所述铝土矿。4.根据权利要求3所述的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述老化处理的时间为1-3h，温度为40-70℃。5.根据权利要求4所述的中温羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：江莉龙，曹彦宁，魏可镁，林科，胡晓丽，
申请(专利权)人：福建三聚福大化肥催化剂国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35