石墨烯基脱硫催化剂和其制备及低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯基脱硫催化剂和其制备及低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法，以所述石墨烯基脱硫催化剂的总重量为100％计，其包含5

【技术实现步骤摘要】
石墨烯基脱硫催化剂和其制备及低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法


[0001]本专利技术涉及一种石墨烯基脱硫催化剂和其制备及低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法，属于气体脱硫
，更具体属于烃类原料中含硫化物的气相脱除


技术介绍

[0002]以廉价的丙烷为原料制备丙烯的方法已经成为满足丙烯增长的最重要技术手段之一。
[0003]丙烷脱氢制丙烯工艺中，获得产品丙烯的同时，副产同等摩尔量的氢气，所述氢气混合在乙烷、乙烯、一氧化碳、含硫化物、氯化物、甲烷等的混合尾气中。脱氢反应生成气中的含硫化物是低碳烷烃原料中补加的有机硫化物在高温条件下的反应产物，反应产物经过产品压缩机升压，再经过干燥塔及冷箱冷却分离出粗氢气，然后经PSA技术提纯后，氢气中仍含有微量的硫化物，微量的硫化物不仅会导致后续选择加氢催化剂中毒，还会加速设备的腐蚀，再者不能作为氢燃料电池的原料，限止其高值利用。
[0004]对于脱氢氢气中的含硫化物，目前通常采用的脱硫方法大多是利用固体脱硫剂于常温进行气相脱硫。但是，目前所使用的气相脱硫剂对硫化氢脱除效果较好，而对于有机硫化物在常温下的脱除效果并不理想，且其硫容低，脱除精度差。
[0005]因此，提供一种新型的石墨烯基脱硫催化剂和其制备及低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种石墨烯基脱硫催化剂。
[0007]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述石墨烯基脱硫催化剂的制备方法。
[0008]本专利技术的又一个目的还在于提供一种低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法，其利用活化后的以上所述的石墨烯基脱硫催化剂对低碳烷烃催化脱氢副产氢气进行催化脱硫处理，以脱除氢气中的含硫化物。
[0009]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种石墨烯基脱硫催化剂，其中，以所述石墨烯基脱硫催化剂的总重量为100％计，其包含5
‑
55wt％的石墨烯和45
‑
95wt％的分子筛；
[0010]其中，所述石墨烯基脱硫催化剂是将分子筛与石墨烯水溶液混合后再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧后制得。
[0011]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，以所述石墨烯基脱硫催化剂的总重量为100％计，其包含15
‑
55wt％的石墨烯和45
‑
85wt％的分子筛。
[0012]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，以所述石墨烯水溶液的总体积计，石墨烯的浓度为0.2
‑
1.2g/mL。
[0013]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述超声的功率为30
‑
80W，时间为5
‑
20s。
[0014]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述搅拌的时间为20
‑
60min。
[0015]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述干燥为90
‑
130℃干燥2
‑
5h，优选为90
‑
130℃干燥2
‑
4h。
[0016]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述焙烧为于惰性气氛中，250
‑
550℃焙烧2
‑
5h。
[0017]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述惰性气氛包括氮气气氛。
[0018]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述石墨烯为氧化石墨烯。
[0019]作为本专利技术以上所述石墨烯基脱硫催化剂的一具体实施方式，其中，所述分子筛包括3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛、NaY分子筛及ZSM
‑
5分子筛等中的一种或几种的组合。
[0020]另一方面，本专利技术还提供了以上所述的石墨烯基脱硫催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0021]将分子筛与石墨烯水溶液混合，再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧，得到所述石墨烯基脱硫催化剂。
[0022]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述制备方法包括：将石墨烯水溶液添加到分子筛中进行混合，再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧，得到所述石墨烯基脱硫催化剂。
[0023]又一方面，本专利技术还提供了一种低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法，其中，所述脱硫方法利用活化后的以上所述的石墨烯基脱硫催化剂对低碳烷烃催化脱氢副产氢气进行催化脱硫处理，以脱除氢气中的硫化物。
[0024]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，所述催化脱硫处理的条件包括：
[0025]温度：20
‑
150℃、压力：0.3
‑
2.5MPa及进料体积空速：200
‑
3500h
‑1。
[0026]在本专利技术一些实施例中，所述进料体积空速例如可为200h
‑1、300h
‑1、1000h
‑1或者3500h
‑1等。
[0027]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，所述活化包括：利用加热的氮气对所述石墨烯基脱硫催化剂进行活化，其中活化的温度为200
‑
500℃，优选为300℃，时间为4
‑
6h。
[0028]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，先对所述的石墨烯基脱硫催化剂进行活化，然后对从低碳烷烃脱氢反应器中流出的低碳烷烃催化脱氢副产氢气进行分离、冷却后，再将其通入装有活化后的石墨烯基脱硫催化剂的脱硫系统对其进行催化脱硫处理，以脱除氢气中的硫化物。
[0029]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，于低碳烷烃脱氢反应器的PSA反应器后串联所述脱硫系统，以使从低碳烷烃脱氢反应器中流出的低碳烷烃催化脱
氢副产氢气进入装有活化后的石墨烯基脱硫催化剂的脱硫系统对其进行催化脱硫处理。
[0030]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，所述脱硫系统包括串联连接的第一脱硫塔和第二脱硫塔，并且第一脱硫塔和第二脱硫塔均有与PSA反应器相连接的管线，以使低碳烷烃催化脱氢副产氢气交替地从两个脱硫塔的顶部进入催化剂床层；同时这两个脱硫塔间还设置有串联管线，并可通过开关相应的阀门改变低碳烷烃催化脱氢副产氢气在这两个脱硫塔中的流动方向。
[0031]作为本专利技术以上所述脱硫方法的一具体实施方式，其中，所述脱硫方法包括以下具体步骤：
[0032]S1：将低碳烷烃催化脱氢副产氢气通入装有活化后的石墨烯基脱硫催化剂的第一脱硫塔对其进行催化脱硫处理，待第一脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基脱硫催化剂，其特征在于，以所述石墨烯基脱硫催化剂的总重量为100％计，其包含5
‑
55wt％的石墨烯和45
‑
95wt％的分子筛；优选地，所述石墨烯基脱硫催化剂包含15
‑
55wt％的石墨烯和45
‑
85wt％的分子筛；其中，所述石墨烯基脱硫催化剂是将分子筛与石墨烯水溶液混合后再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧后制得。2.根据权利要求1所述的石墨烯基脱硫催化剂，其特征在于，以所述石墨烯水溶液的总体积计，石墨烯的浓度为0.2
‑
1.2g/mL。3.根据权利要求1所述的石墨烯基脱硫催化剂，其特征在于，所述超声的功率为30
‑
80W，时间为5
‑
20s；优选地，所述搅拌的时间为20
‑
60min；还优选地，所述干燥为90
‑
130℃干燥2
‑
5h；还优选地，所述焙烧为于惰性气氛中，250
‑
550℃焙烧2
‑
5h；更优选地，所述惰性气氛包括氮气气氛。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的石墨烯基脱硫催化剂，其特征在于，所述石墨烯为氧化石墨烯；优选地，所述分子筛包括3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛、NaY分子筛及ZSM
‑
5分子筛中的一种或几种的组合。5.权利要求1
‑
4任一项所述的石墨烯基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将分子筛与石墨烯水溶液混合，再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧，得到所述石墨烯基脱硫催化剂；优选地，所述制备方法包括：将石墨烯水溶液添加到分子筛中进行混合，再对所得混合液依次进行超声、搅拌、过滤、干燥及焙烧，得到所述石墨烯基脱硫催化剂。6.一种低碳烷烃催化脱氢副产氢气的脱硫方法，其特征在于，所述脱硫方法利用活化后的权利要求1
‑
4任一项所述的石墨烯基脱硫催化剂对低碳烷烃催化脱氢副产氢气进行催化脱硫处理，以脱除氢气中的硫化物。7.根据权利要求6所述的脱硫方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永峰，姜伟丽，杨帆，周广林，李芹，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：