一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，涉及煤气脱硫催化剂领域。改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂包括改性锰基尖晶石载体、负载于所述改性锰基尖晶石载体的碱金属盐和碱土金属氧化物；所述改性锰基尖晶石包括氮改性铜锰尖晶石、氮改性镍锰尖晶石和氮改性锌锰尖晶石中的任一种或多种；碱金属盐包括钠盐、钾盐和铯盐中的任一种或多种；碱土金属氧化物包括纳米氧化镁、活性氧化镁、纳米氧化钡和活性氧化钡中的任一种或多种。其制备方法包括：将碱金属盐溶液喷涂至改性锰基尖晶石表面，将负载碱金属盐的改性锰基尖晶石与碱土金属氧化物和粘结剂混合，成型后，进行第一焙烧，即得。本发明专利技术提供的催化剂活性高，抗毒性好，制备容易，成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于煤气脱硫催化剂
，尤其涉及一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高炉煤气等钢铁行业副产煤气是重要的二次能源，回收综合利用价值高，可大幅降低企业运行成本，符合国家节能减排政策。未净化的煤气中含有羰基硫(COS)和硫化氢(H2S)等硫化物，硫化物的存在不仅会腐蚀管道设备，影响化工产品，还会造成环境污染，危害人体健康等，因此需要在利用过程中将其脱除到较低浓度。H2S的脱除较为容易和成熟，而COS比较稳定，需要通过水解或加氢等方法转化为H2S再进行脱除。COS通过水解转化为无机硫的反应温度较低，且无需氢参与反应，对工艺条件的要求相对比较简单，是工业脱硫的主要方法。
[0003]COS在自然状态下的水解转化比较慢，需要引入催化剂加速反应速率。工业化的水解催化剂主要是γ
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Al2O3基负载型催化剂，但是其耐硫性能较差，运行中会出现活性下降等现象。水解产物H2S被氧气氧化在催化剂表面生成单质硫和硫酸盐，既毒化了活性组分，又堵塞反应物和产物的扩散通道，是导致其活性下降的主要原因。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂及其制备方法，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，所述催化剂包括改性锰基尖晶石载体、负载于所述改性锰基尖晶石载体的碱金属盐和碱土金属氧化物；
[0008]所述改性锰基尖晶石包括氮改性铜锰尖晶石、氮改性镍锰尖晶石、氮改性锌锰尖晶石中的任一种或多种；
[0009]所述碱金属盐包括钠盐、钾盐和铯盐中的任一种或多种；所述碱土金属氧化物包括纳米氧化镁、活性氧化镁、纳米氧化钡和活性氧化钡中的任一种或多种。
[0010]可选的，所述改性锰基尖晶石载体的质量占比为80～90wt.％，所述碱土金属氧化物的质量占比为1～5wt.％，所述碱金属盐的质量占比为5～10wt.％。
[0011]本专利技术还提供一种所述的改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂的制备方法，包括：将碱金属盐溶液喷涂至改性锰基尖晶石表面，随后将负载碱金属盐的改性锰基尖晶石与碱土金属氧化物和粘结剂混合，成型后，进行第一焙烧，即得。
[0012]可选的，所述碱金属盐溶液包括钠盐溶液、钾盐溶液和铯盐溶液中的任一种或多种；
[0013]优选地，所述碱金属盐溶液的浓度为0.1～0.8g/mL。
[0014]可选的，所述喷涂采用超声雾化的方式进行；
[0015]优选地，所述雾化的速率为0.2～1mL/min。
[0016]可选的，所述碱土金属氧化物包括纳米氧化镁、活性氧化镁、纳米氧化钡和活性氧化钡中的任一种或多种；
[0017]所述粘结剂包括高岭土和/或羟甲基纤维素。
[0018]可选的，所述第一焙烧在马弗炉中进行；
[0019]优选地，所述第一焙烧的温度为150～300℃，时间为2～10h。
[0020]可选的，所述改性锰基尖晶石的制备方法包括：
[0021]将乙酸锰和可溶性A位金属乙酸盐加入混合醇溶剂中配制成溶液B；
[0022]将过量的草酸加入所述溶液B中，搅拌、过滤并干燥，收集固体C备用；
[0023]将所述固体C置于管式炉中进行第二焙烧，得到所述改性锰基尖晶石。
[0024]可选的，所述A位金属包括铜、锌和镍中的任一种或多种；所述乙酸锰与所述A位金属乙酸盐的质量比为2:1；
[0025]所述混合醇包括乙醇和乙二醇的混合溶液；
[0026]优选地，所述乙醇和乙二醇的体积比为1:1～3:1。
[0027]可选的，进行所述第二焙烧时以氮气为载气向体系内通入氨气；
[0028]优选地，所述第二焙烧的温度为500～800℃，时间为2～4h。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术提供的改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，以改性锰基尖晶石为载体，负载碱土金属氧化物和碱金属盐，形成复合金属氧化物负载。相较于单一金属氧化物，复合金属氧化物催化活性更好；同时，尖晶石结构中合理的孔隙分布，提高了对COS和水的吸附活化，并加速COS水解产物H2S的快速导出，抑制了硫化物在催化剂表面的沉积，该催化剂的活性和寿命得到有利提升，抗毒化性能更加优异。
[0031]本专利技术提供的制备方法，通过改性锰基尖晶石形成缺陷丰富和表面化学环境可调的尖晶石载体，提升氧迁移能力，抑制水解产物的过度氧化，然后负载碱金属盐和碱土金属氧化物，调节弱碱性活性位的丰度，提升其催化COS水解活性和稳定性，制备得到性能更优的催化剂。并且该方法的原料易得，步骤简单，利于工业扩大化生产。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]首先，对本专利技术进行整体性解释，具体如下：
[0034]本专利技术提供一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，所述催化剂包括改性锰基尖晶石载体、负载于所述改性锰基尖晶石载体的碱金属盐和碱土金属氧化物；
[0035]所述改性锰基尖晶石包括氮改性铜锰尖晶石、氮改性镍锰尖晶石、氮改性锌锰尖晶石中的任一种或多种；
[0036]所述碱金属盐包括钠盐、钾盐和铯盐中的任一种或多种；
[0037]所述碱金属盐包括碳酸钾、硝酸钠、碳酸钠、乙酸钠、硝酸钾、乙酸钾、硝酸铯、乙酸铯和碳酸铯中的任一种或多种；
[0038]所述碱土金属氧化物包括纳米氧化镁、活性氧化镁、纳米氧化钡和活性氧化钡中的任一种或多种。
[0039]在一个可选的实施方式中，所述改性锰基尖晶石载体的质量占比为80～90wt.％，所述碱土金属氧化物的质量占比为1～5wt.％，所述碱金属盐的质量占比为5～10wt.％。
[0040]可选的，所述改性锰基尖晶石载体的质量占比可以为80wt.％、85wt.％以及90wt.％之间的任意值，所述碱土金属氧化物的质量占比可以为1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％以及5wt.％之间的任意值，所述碱金属盐的质量占比可以为5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％以及10wt.％之间的任意值。
[0041]本专利技术提供的改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，为尖晶石型复合金属氧化物，其通式为AB2O4，相邻的A和B位金属之间的协同作用可以产生丰富的缺陷和加速电子传递，调变A和B位金属的种类可以优化催化体系的性能。因此，在羰基硫水解催化剂中引入改性尖晶石基复合金属氧化物，利用其优异的吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂，其特征在于，所述催化剂包括改性锰基尖晶石载体、负载于所述改性锰基尖晶石载体的碱金属盐和碱土金属氧化物；所述改性锰基尖晶石包括氮改性铜锰尖晶石、氮改性镍锰尖晶石和氮改性锌锰尖晶石中的任一种或多种；所述碱金属盐包括钠盐、钾盐和铯盐中的任一种或多种；所述碱土金属氧化物包括纳米氧化镁、活性氧化镁、纳米氧化钡和活性氧化钡中的任一种或多种。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述改性锰基尖晶石载体的质量占比为80～90wt.％，所述碱土金属氧化物的质量占比为1～5wt.％，所述碱金属盐的质量占比为5～10wt.％。3.一种如权利要求1或2任一项所述的改性锰基尖晶石羰基硫水解催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将碱金属盐溶液喷涂至改性锰基尖晶石表面，随后将负载碱金属盐的改性锰基尖晶石与碱土金属氧化物和粘结剂混合，成型后，进行第一焙烧，即得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐溶液包括钠盐溶液、钾盐溶液和铯盐溶液中的任一种或多种；优选地，所述碱金属盐溶液的浓度为0.1～0.8g/mL。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂采用超声雾化的方式进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄张根，郑剑锋，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：