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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂,尤其涉及一种含氮y型分子筛催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、高炉煤气精脱硫是实现钢铁行业多工序全流程超低排放的关键,高炉煤气中以羰基硫(cos)为主的有机硫占比最高,是源头精脱硫的重中之重。选择催化水解cos转化成无机硫(cos+h2o→h2s+co2),然后再干法脱除无机硫是实现源头精脱硫的最优路线。cos的水解是典型的固体碱催化反应,固体碱中的弱碱性中心(-oh)和中强碱性中心(m-o)是参与水解反应的主要活性位点。避免两种活性位点与煤气中其他杂质发生相互作用是提高催化剂稳定性的有效策略。常用的水解催化剂以al2o3、tio2等金属氧化物为载体,负载碱金属和(或)碱土金属调变碱性中心的强度和丰度,具有较高的水解活性。但是碱金属分布于载体表面,在水解过程中容易团聚、流失,造成活性大幅衰减。cn202211732096将agy分子筛负载于氧化铝表面,强化了对无机硫h2s的吸附性能,避免h2s消耗水解活性位点,未提及其有催化水解活性。
2、有鉴于此,特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种含氮y型分子筛催化剂及其制备方法,以解决上述问题。
2、为实现以上目的,本专利技术特采用以下技术方案:
3、一种含氮y型分子筛催化剂的制备方法,包括如下步骤:
4、s1:将naoh或koh、与铝源混溶于去离子水中,搅拌0.5h~2h,得到溶液a;所述铝源包括al(oh)3、naalo2、al2(so4)
5、s2:将硅源加入适量的去离子水中搅拌0.5h~2h,得到溶液b;所述硅源包括na2sio3、naalsio3、sio2;优选地,所述硅源与所述铝源的摩尔比为5:1~20:1。
6、首先通过调节naoh或koh的浓度进而调节分子筛的碱性,而硅的浓度则主要与分子筛的强度有关,通过调节硅、铝的量实现对分子筛强度的调控,同时,硅铝比还会影响分子筛自身的酸碱性,从而进一步实现对其优良的水解性能的把控。
7、s3:将s1所得溶液a和s2所得溶液b混合,搅拌0.5h~4h,得到前驱体溶液c,然后超声振荡并陈化0.5h~48h,得到d;
8、s4:将s3所得d置于水热釜进行反应,反应结束后离心分离并洗涤至中性,随后干燥,得到y型分子筛;所述反应的温度为50~200℃,时间为2~30h;所述干燥的温度为100~110℃,时间为6~12h。
9、在所述步骤s5之前,将所述步骤s4所得y型分子筛浸于过渡金属盐溶液中,搅拌10~24h,然后洗涤、过滤并脱水后于450~600℃煅烧2~5h,将煅烧产物进行s5所述热处理。
10、所述过渡金属盐包括zn、mg、ni、fe、co或cu的水溶性盐;优选地,所述过渡金属盐溶液的浓度为0.2~1mol/l;优选地,所述每克y型分子筛浸于10~80ml的所述过渡金属盐溶液中。
11、过度金属的浓度及用量也会影响分子筛的碱性,这些金属与o键合,形成中强碱性中心,因此其浓度与分子筛总体碱性位点的丰度和强度有直接关系。本申请优选的过渡金属盐种类和浓度,使得分子筛的丰度和强度达到综合更优的状态。
12、s5:将s4所得y型分子筛置于管式炉中,以n2为载气通入nh3,升温至750~1000℃进行热处理,随后冷却至室温,即得所述含氮y型分子筛催化剂。
13、优选地,所述热处理的时间为6~10h;所述热处理的温度为750~1000℃,nh3流量为600ml/min及以上。
14、优选地,所述步骤s5中,在所述热处理之前,还包括将nh3流量控制在100ml/min及以下,于200-350℃下进行预处理;所述预处理的时间为0.5~2h。
15、本专利技术通过高温热处理将分子筛骨架中的氧原子部分置换为氮原子,所得到的骨架子含有杂原子(氮原子)的新型分子筛催化剂在保留了常规分子筛催化剂的高比表面积、高稳定性和利于分子吸附和扩散等固有特点的同时,又具备了碱性可调和择形的碱催化功能。
16、特别是nay型分子筛具有丰富的弱碱性位点(-oh),对nay分子筛进行离子交换改性后,金属离子与cos中s原子相互作用增强,在经过氮化处理,骨架中部分o原子被n原子取代,碱性强度和位点进一步优化,cos水解活性得到提升;而且又得益于分子筛本身的高水热稳定性,氮化分子筛在水解过程中稳定性优异。
17、在热处理之前,于200-350℃下进行预处理,可以制造缺陷以提高氮掺杂过程中的氮含量。在热处理之前进行预处理,制造更多的不饱和位点,为后续的氮掺杂提供位点,进而提高综合氮含量,进一步调节碱性位点的丰度,有利于cos的吸附及水解。
18、本专利技术提供一种含氮y型分子筛催化剂,由所述的制备方法制得;所述含氮y型分子筛催化剂适用于cos的催化水解。
19、本专利技术的有益效果:
20、本专利技术提供的制备方法操作简单,条件简单可控,原料廉价易得,过程绿色环保,技术可重复性高、收率高,便于工业化推广使用。
21、所制得的含氮y型分子筛催化剂用于cos的催化水解转化效率高,稳定性优异,可为高效稳定cos水解催化剂的设计和构筑提供借鉴。
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1.一种含氮Y型分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铝源包括Al(OH)3、NaAlO2、Al2(SO4)3、C9H21AlO3;
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述硅源包括Na2SiO3、NaAlSiO3、SiO2;
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述反应的温度为50~200℃,时间为2~30h;
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S5中,所述升温的目标温度为750~1000℃;
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S5中,在所述热处理之前,还包括将NH3流量控制在100ml/min及以下,于200-350℃下进行预处理;
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,所述热处理的温度为750~1000℃,NH3流量为600ml/min及以上。
8.根据权利要求1或6所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S5之前,将所述步骤S4所得Y型分
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述过渡金属盐包括Zn、Mg、Ni、Fe、Co或Cu的水溶性盐;
10.一种含氮Y型分子筛催化剂,其特征在于,由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得;
...【技术特征摘要】
1.一种含氮y型分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铝源包括al(oh)3、naalo2、al2(so4)3、c9h21alo3;
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述硅源包括na2sio3、naalsio3、sio2;
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中,所述反应的温度为50~200℃,时间为2~30h;
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s5中,所述升温的目标温度为750~1000℃;
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s5中,在所述热处理之前,还包括将n...
【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:
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