一种流化床用水解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种流化床用水解催化剂及其制备方法，制备方法包括原料混合、球磨研磨和喷雾干燥，通过对各个步骤、原料以及参数进行具体设置，使得制备得到的流化床用水解催化剂在保证水解效率的前提下，保证了水解催化剂的利用率，提升了使用寿命，减少了高炉煤气脱硫的运行成本，缓解了高炉煤气用户厂家SO2排放的环保压力。的环保压力。

【技术实现步骤摘要】
一种流化床用水解催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及大气污染治理领域，涉及高炉煤气脱硫处理方法领域，具体涉及一种流化床用水解催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO2、N2等，高炉煤气尘含量为10mg/Nm3左右，还含有几千ppm的氧气。其中可燃成分CO含量约占25％左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15％、55％，热值仅为3500kJ/Nm3左右。高炉煤气的总硫含量在50
‑
180mg/m3，其中作为主体的有机硫占75％，以COS为主，还含有少量的二硫化碳、噻吩、硫醚、硫醇等有机硫，这些硫的形态复杂，化学稳定性高。
[0003]羰基硫(COS)呈中性或弱酸性，化学性能比较稳定，难以用常规的脱硫方法脱除干净，在化学吸收中的反应性差，甚至使吸收液降解；由于平衡等因素的限制，在物理吸收中羰基硫与CO2的溶解度接近，从而会造成选择性分离困难。为了精脱羰基硫(COS)并节省能耗和投资，国内外多采用羰基硫水解+硫化氢脱除的整体脱硫工艺，COS在水解催化剂存在下，与水发生反应生成硫化氢和二氧化碳，其羰基硫(COS)的水解反应通常认为是碱催化过程。碱性中心是反应的活性中心，载体负载碱性成分加强了其表面碱性中心的强度和数目，因而促进了反应进行。反应过程为：H2O首先吸附在水解催化剂碱性中心上形成碱性活化体，进而羰基硫(COS)在这种碱性活化体上活化吸附而发生水解反应。
[0004]羰基硫(COS)水解催化剂在高炉煤气工况下使用一段时间后会失活，O2、H2S、水蒸汽、CO2、HCl、HCN、NO
x
、SO2、粉尘等都会造成羰基硫(COS)水解催化剂的失活，一般认为硫沉积或硫酸盐化引起催化剂表面积下降是造成水解催化剂失活的主要原因。特定原料气中的微量成分也会造成水解催化剂失活，如高炉煤气中的粉尘、焦油和氯，粉尘和焦油会堵塞催化剂的微孔，从而影响水解催化剂的表面利用率；HCl、HCN、NO
x
、SO2等酸性气体会与催化剂的碱性中心反应，降低催化剂表面碱性中心的强度和数量。因此提高水解催化剂的抗失活性能是亟待解决的技术问题。
[0005]目前市面上的水解催化剂多以球型或条型为主，而气固扩散是水解反应的决定步骤，水解催化剂的催化活性不能完全发挥出来。现有水解反应器一般为固定床，而固定床处理过程中床层压降大，水解催化剂的频繁失活必然导致频繁的更换剂，影响环保装置的正常运行，增加运行成本。中国专利技术专利公开文本CN101108339A公开了一种中温羰基硫水解催化剂及其制备方法与用途，但是其公开的是用于固定床反应器的水解剂，存在失活频率高等缺陷；中国专利技术专利公开文本CN114192135A公开了一种羰基硫水解剂及其制备方法，得到了成本较低、水解效率高、抗硫酸盐中毒能力强的羰基硫水解剂，但是其使用的也是固定床反应器，因此会造成水解催化剂的频繁失活等缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述技术问题，提供一种降低了羰基硫水解催化剂的生产成本，提高了水解催化剂的使用寿命，减少了高炉煤气脱硫的运行成本，缓解高炉煤气用户厂家SO2排放的环保压力的流化床用水解催化剂及其制备方法。
[0007]具体通过如下技术方案实现：
[0008]一种流化床用水解催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)将10～40重量份的拟薄水铝石、40～80重量份的氧化铝粉、5～20重量份的无机粘结剂及1～5重量份的造孔剂进行混合得到干料混合物；其中拟薄水铝石的粒度为100～900目，氧化铝粉的粒度为150～525目，无机粘结剂的粒度为200～800目；所述氧化铝粉为多孔结构且比表面积为150～250m2/g、孔容为0.4～0.8ml/g、孔径为9～15nm的氧化铝粉。
[0010]2)将步骤1)混合好的物料放入球磨机中，加入碱金属的碱性溶液进行研磨，所述碱金属的碱性溶液的加入量为步骤1)得到的干料混合物重量的0.9～5.0倍，所述碱金属的碱性溶液中碱金属在溶液中的浓度为5～35wt％，球磨机研磨过程中的球料比为1～3：1，研磨时间为0.5～6小时，得到研磨后的浆液。
[0011]3)通过喷嘴将步骤2)研磨得到的浆液喷射到喷雾干燥制粉装置中的350～650℃的空气中，进行喷雾干燥，喷雾干燥的时间为3
‑
30s，喷雾干燥后得到粒径为150
‑
325目的流化床用水解催化剂粉体。
[0012]作为优选，步骤3)中的喷雾干燥制粉装置包括空气加热装置、原料液供给装置、干燥部件以及气固分离部件，通过空气加热装置将空气加热至350～650℃并通入到干燥部件内，通过原料液供给装置将步骤2)研磨得到的浆液进行传送并将浆液喷射到干燥部件内，在干燥部件内进行喷雾干燥，然后通过气固分离部件中的旋风分离器将产物进行分离后得到喷雾干燥后的粉体。
[0013]作为优选，所述氧化铝粉为α
‑
Al2O3、γ
‑
Al2O3、ρ
‑
Al2O3、θ
‑
Al2O3或Al(OH)3中一种或几种；所述无机粘结剂为高岭土、膨润土、凹凸棒土或蒙脱石中的一种或几种的混合物；所述造孔剂为田菁粉、羧甲基纤维素、瓜尔胶或聚乙烯醇中的一种或几种的混合物。
[0014]作为优选，所述碱金属的碱性溶液为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或几种的混合物。
[0015]作为优选，所述氧化铝粉为表面具有丰富的路易斯(Lewis)碱中心和布朗斯台德(Bronsted)碱中心的氧化铝粉。
[0016]作为优选，步骤(1)中，其中拟薄水铝石的粒度为300～800目，氧化铝粉的粒度为150～325目，无机粘结剂的粒度为300～500目。
[0017]作为优选，对步骤(3)得到的流化床用水解催化剂粉体进行研磨，研磨后得到10
‑
350微米的流化床用水解催化剂粉体。
[0018]一种流化床用水解催化剂，采用上述制备方法制备得到。
[0019]一种使用流化床处理高炉煤气的方法，包括如下步骤：
[0020]I，采用上述的流化床用水解催化剂的制备方法制备得到流化床用水解催化剂。
[0021]II，将步骤I制备得到的水解催化剂置于流化床反应器中，流化床反应器中的温度设置为50～200℃。
[0022]III，从流化床的底部通入含有羰基硫的高炉煤气，控制高炉煤气的流速为0.01～
0.03m/s(优选0.02m/s)，水解催化剂间的空隙率增大，床层体积膨胀，水解催化剂开始呈流化态。
[0023]IV，调节高炉煤气的流速为0.1
‑
6.0m/s，保持水解催化剂在流化床反应器中的的状态为沸腾状且高炉煤气为连续的气流。
[0024]V，保持高炉煤气的流速为1.0
‑
3.0m/s，高炉煤气中的羰基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流化床用水解催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将10～40重量份的拟薄水铝石、40～80重量份的氧化铝粉、5～20重量份的无机粘结剂及1～5重量份的造孔剂进行混合得到干料混合物；其中拟薄水铝石的粒度为100～900目，氧化铝粉的粒度为150～525目，无机粘结剂的粒度为200～800目；所述氧化铝粉为多孔结构且比表面积为150～250m2/g、孔容为0.4～0.8ml/g、孔径为9～15nm的氧化铝粉；2)将步骤1)混合好的物料放入球磨机中，加入碱金属的碱性溶液进行研磨，所述碱金属的碱性溶液的加入量为步骤1)得到的干料混合物重量的0.9～5.0倍，所述碱金属的碱性溶液中碱金属在溶液中的浓度为5～35wt％，球磨机研磨过程中的球料比为1～3：1，研磨时间为0.5～6小时，得到研磨后的浆液；3)通过喷嘴将步骤2)研磨得到的浆液喷射到喷雾干燥制粉装置中的350～650℃的空气中，进行喷雾干燥，喷雾干燥的时间为3
‑
30s，喷雾干燥后得到粒径为150
‑
325目的流化床用水解催化剂粉体。2.根据权利要求1所述的流化床用水解催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中的喷雾干燥制粉装置包括空气加热装置、原料液供给装置、干燥部件以及气固分离部件，通过空气加热装置将空气加热至350～650℃并通入到干燥部件内，通过原料液供给装置将步骤2)研磨得到的浆液进行传送并将浆液喷射到干燥部件内，在干燥部件内进行喷雾干燥，然后通过气固分离部件中的旋风分离器将产物进行分离后得到喷雾干燥后的粉体。3.根据权利要求1所述的流化床用水解催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化铝粉为α
‑
Al2O3、γ
‑
Al2O3、ρ
‑
Al2O3、θ
‑
Al2O3或Al(OH)3中一种或几种；所述无机粘结剂为高岭土、膨润土、凹凸棒土或蒙脱石中的一种或几种的混合物；所述造孔剂为田菁粉、羧甲基纤维素、瓜尔胶或聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵荣志，高群仰，张君，冷廷双，张秋林，
申请(专利权)人：北京北科环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：