氧化铝羰基硫水解催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法，属于脱硫催化剂技术领域。该氧化铝羰基硫水解催化剂是γ‑Al2O3基羰基硫水解催化剂，其中，该氧化铝羰基硫水解催化剂以聚苯乙烯微球为大孔模板，以P123为介孔模板剂，以可溶性铝盐为催化剂载体前驱物，以草酸钾配位溶液为活性组分前驱物。本发明专利技术所提供的氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法通过尺寸可控的有机物微球作为大孔模板和通过介孔模板剂调控介孔，同时采用草酸钾配位溶液为活性组分前驱物使催化剂成为具有大孔、介孔和微孔的梯级孔结构的γ‑Al2O3基COS水解催化剂，实现了催化剂既有丰富的微孔以提供反应表面，同时具有适宜的梯级孔道利于反应产物顺利导出。

Alumina carbonyl sulfur hydrolysis catalyst and preparation method thereof

The invention discloses a alumina carbonyl sulfur hydrolysis catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of desulfurization catalyst. The alumina carbonyl sulfide hydrolysis catalyst is gamma Al

【技术实现步骤摘要】
氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法
本专利技术涉及脱硫催化剂
，尤其涉及一种氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法。
技术介绍
羰基硫是碳基工业原料气中有机硫的主要形态，为了提高合成催化剂的使用寿命，羰基硫是原料气中必须脱除的成分之一。目前，应用为最广泛的羰基硫的脱除技术是水解法，水解法的反应温度较低，且无需氢参与反应，对工艺条件的要求相对比较简单。工业化的水解催化剂主要是负载有活性组分的γ-Al2O3基催化剂，但是在反应后期通常会出现不同程度的活性下降。一般认为，产生此种结果的原因是因为水解产物硫化氢未及时离开催化剂并停滞在孔中，进而被氧化生成单质硫和硫酸盐，这样既堵塞了反应产物的扩散孔道，同时也破坏了催化剂表面活性中心。因此，要提高羰基硫(COS)水解催化剂的活性，延长其使用寿命，其关键在于要使水解产生的硫化氢能够及时顺利地离开催化剂表面。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法。本专利技术的一个目的是提供了一种氧化铝羰基硫水解催化剂。本专利技术的另一个目的是提供了一种制备氧化铝羰基硫水解催化剂的方法。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种氧化铝羰基硫水解催化剂，其中，所述氧化铝羰基硫水解催化剂是γ-Al2O3基羰基硫水解催化剂，其中，所述氧化铝羰基硫水解催化剂以聚苯乙烯微球为大孔模板，以P123为介孔模板剂，以可溶性铝盐为催化剂载体前驱物，以草酸钾配位溶液为活性组分前驱物。具体地，所述可溶性铝盐包括硝酸铝、碳酸铝、氯化铝中的任一项或它们的任意组合。优选地，所述氧化铝羰基硫水解催化剂是梯级孔氧化铝基催化剂；所述硝酸铝包括九水合硝酸铝。具体地，所述梯级孔氧化铝基催化剂具有大孔、介孔和微孔，所述梯级孔氧化铝基催化剂上的微孔为在所述大孔和介孔形成之后，在所述大孔和介孔的孔道壁上形成的孔隙。进一步地，所述梯级孔氧化铝基催化剂为负载有碳酸钾的梯级孔催化剂。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种制备上述氧化铝羰基硫水解催化剂的方法，所述方法以下步骤：(1)提供可溶性铝盐、聚苯乙烯微球、介孔模板剂P123、草酸钾、草酸、乙二醇、甲醇、无水乙醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、蒸馏水；(2)制备氧化铝前驱体的溶液、制备介孔模板剂的溶液、制备聚苯乙烯微球大孔模板以及制备活性组分前驱物草酸钾配位溶液；(3)混合所述氧化铝前驱体的溶液与所述介孔模板剂的溶液以获得一混合溶液；(4)将所述聚苯乙烯微球大孔模板浸入所述混合溶液并且使所述混合溶液填入所述聚苯乙烯微球大孔模板中，以获得一次复合体；(5)将所述活性组分前驱物草酸钾配位溶液喷淋加入到所述一次复合体中并且使所述活性组分前驱物草酸钾配位溶液渗透进入所述一次复合体中，以获得二次复合体；(6)通过两段程序升温焙烧法焙烧所述二次复合体以获得具有梯级孔的氧化铝羰基硫水解催化剂。具体地，在步骤(2)中，所述制备活性组分前驱物草酸钾配位溶液步骤包括：a1将所述脂肪醇聚氧乙烯醚加入到所述蒸馏水中以获得改性水；a2将所述草酸钾和草酸加入到所述改性水中以获得所述活性组分前驱物草酸钾配位溶液。进一步地，在步骤(2)中，所述制备氧化铝前驱体的溶液为将可溶性铝盐溶解到所述甲醇和乙二醇中以获得所述氧化铝前驱体的溶液；所述制备介孔模板剂的溶液为将介孔模板剂P123溶解到所述无水乙醇中，以获得所述介孔模板剂的溶液；所述制备聚苯乙烯微球大孔模板为通过单分散聚苯乙烯微球乳液进行离心和干燥处理以获得所述聚苯乙烯微球大孔模板。进一步地，所述方法还包括在步骤(4)之后将所述一次复合体放置于布氏漏斗上进行抽滤以除去所述一次复合体表面上多余的混合溶液，之后将所述一次复合体在预定温度下干燥。优选地，在步骤(6)中，所述两段程序升温焙烧法焙烧所述二次复合体以获得具有梯级孔的氧化铝羰基硫水解催化剂包括以下步骤：b1将所述二次复合体置于程序升温马弗炉中进行第一段升温，所述第一段升温的升温速率为1℃/min，由室温升至450℃，并且在此温度下恒温2h，以获得具有大孔和介孔的二次复合体；b2将所述具有大孔和介孔的二次复合体进行第二段升温，所述第二段升温的升温速率为5℃/min，由450℃升温至600℃，并在此温度下恒温2h，以在所述大孔和介孔的孔壁上再形成微孔。本专利技术所提供的氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法至少具备以下优点中的一个：(1)本专利技术所提供的氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法能够解决由于水解产物硫化氢未能及时离开催化剂并停滞在孔中，而被氧化生成单质硫和硫酸盐，从而导致反应产物的扩散孔道堵塞和催化剂表面活性中心破坏这一技术问题；(2)本专利技术所提供的氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法通过尺寸可控的有机物微球作为大孔模板，结合介孔模板剂与活性组分前驱物调控制备微孔、介孔与大孔相结合的梯级孔结构的γ-Al2O3基COS水解催化剂以实现催化剂既有丰富的微孔以提供反应表面，同时具有适宜的梯级孔道利于反应产物的顺利导出，使催化剂表现出在含氧气氛下的良好的COS水解转化活性；(3)本专利技术所提供的氧化铝羰基硫水解催化剂及其制备方法通过将载体前驱物、介孔模板和活性组分前驱物分次浸入聚苯乙烯微球大孔模板中，之后通过草酸钾配位溶液分解在具有大孔和介孔的二次复合体上形成微孔，从而形成了大孔、介孔和微孔组合的梯级孔结构，进而避免了载体制成后以浸渍方式负载活性组分造成的孔道的缩减。附图说明本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1a是根据本专利技术的实施例一的氧化铝羰基硫水解催化剂的电镜图；图1b是图1a所示的氧化铝羰基硫水解催化剂的放大电镜图；图2是根据本专利技术的实施例一的制备氧化铝羰基硫水解催化剂的方法的流程图；图3是本专利技术的实施例一至实施例三的氧化铝羰基硫水解催化剂的羰基硫水解曲线对比图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。本专利技术的专利技术构思在于：通常工业化的氧化铝羰基硫水解催化剂在水解反应后期均会出现不同程度的活性下降，而产生此种结果的原因是由于水解产物硫化氢未能及时离开催化剂，而停滞在孔当中，进而被氧化生成单质硫和硫酸盐，由此导致了反应产物的扩散孔道的堵塞和催化剂表面活性中心的破坏。本专利技术针对这一技术问题，通过尺寸可控的有机物微球作为大孔模板，介孔模板剂与活性组分前驱物调控介孔与微孔以制备微孔、介孔与大孔相结合的梯级孔结构的γ-Al2O3基羰基硫(COS)水解催化剂，以实现催化剂既具有丰富的微孔以提供反应表面，同时还具有适宜的梯级孔道以利于反应产物的顺利导出；可替代地通过尺寸可控的有机物微球作为大孔模板，介孔模板剂调控介孔，同时采用分解温度高的草酸钾配位溶液为前驱物，将草酸钾配位化合物的分解于大孔模板和介孔模板分解之后进行，使在形成的大孔和介孔的孔壁上再形成微孔，从而形成大孔、介孔和微孔组合的梯级孔结构的γ-Al2O3基羰基硫(COS)水解催化剂，以实现催化剂既具有丰富的微孔以提供反应表面，同时还具有适宜的大孔、介孔以利于反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述氧化铝羰基硫水解催化剂是γ‑Al

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述氧化铝羰基硫水解催化剂是γ-Al2O3基羰基硫水解催化剂，其中，所述氧化铝羰基硫水解催化剂以聚苯乙烯微球为大孔模板，以P123为介孔模板剂，以可溶性铝盐为催化剂载体前驱物，以草酸钾配位溶液为活性组分前驱物。2.根据权利要求1所述的氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述可溶性铝盐包括硝酸铝、碳酸铝、氯化铝中的任一项或它们的任意组合。3.根据权利要求2所述的氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述氧化铝羰基硫水解催化剂是梯级孔氧化铝基催化剂；所述硝酸铝包括九水合硝酸铝。4.根据权利要求3所述的氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述梯级孔氧化铝基催化剂具有大孔、介孔和微孔，所述梯级孔氧化铝基催化剂上的微孔为在所述大孔和介孔形成之后，在所述大孔和介孔的孔道壁上形成的孔隙。5.根据权利要求4所述的氧化铝羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述梯级孔氧化铝基催化剂为负载有碳酸钾的梯级孔催化剂。6.一种制备根据权利要求1-5中任一项所述的氧化铝羰基硫水解催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供可溶性铝盐、聚苯乙烯微球、介孔模板剂P123、草酸钾、草酸、乙二醇、甲醇、无水乙醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、蒸馏水；(2)制备氧化铝前驱体的溶液、制备介孔模板剂的溶液、制备聚苯乙烯微球大孔模板以及制备活性组分前驱物草酸钾配位溶液；(3)混合所述氧化铝前驱体的溶液与所述介孔模板剂的溶液以获得一混合溶液；(4)将所述聚苯乙烯微球大孔模板浸入所述混合溶液并且使所述混合溶液填充进入所述聚苯乙烯微球大孔模板中，以获得一次复合体；(5)将所述活性组分前驱物草酸钾配位溶液喷淋加入到所述一次复合体中并且使所述活性组分前驱物草酸钾配位溶液渗透进入所述一次复合体中，以获得二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁丽彤，樊惠玲，黄冠，赵颖睿，寇佳伟，沈芳，上官炬，黄伟，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14