[发明专利]以Co-Ni-Al类水滑石为前驱体制备的羰基硫水解催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂及其制备技术领域，具体地说是一种以Co-Ni-Al类水滑石为前驱体 制备的低温羰基硫(COS)水解催化剂及其制备方法，主要用于脱除原料气中的羰基硫。

背景技术

COS是工业气体中有机硫存在的主要形式，工业生产中微量的COS很容易引起催化剂 中毒失活，对工业生产设备有腐蚀作用。此外，不经处理排放到大气中的COS能形成SO₂， 促进光化学反应，并最终转化为硫酸盐气溶胶，带来严重的环境问题。由于化学活性比H₂S 小得多，其酸性和极性均弱于H₂S，一般用于脱除H₂S的方法不能有效地完全脱除COS，所 以脱除COS是实现气体精脱硫的关键，只有解决了COS的脱除才有可能使工业气体的总硫 降至使用要求。在酸性气体处理过程中，COS的脱除比较特殊，常规的脱硫方法难以除去。 目前的主要脱除技术有还原法、水解法、吸收法、吸附法、光解法及氧化法等。近来研究 比较多的是水解法，其脱除过程是：COS+H₂O→CO₂+H₂S，在水解催化剂的作用下， 利用尾气或原料气中的水蒸气将COS转化成较易处理的无机硫硫化氢，再将硫化氢通过其 他途径去除。目前对COS水解的研究主要集中在金属氧化物如Al₂O₃，ZrO₂，TiO₂和它们的混 合物。

美国专利USP 4,5111,668公开了一种以TiO₂为载体，至少含一种碱金属、碱土金属、II B族和IVA族金属作为活性组分的COS水解催化剂。但该催化剂在使用过程中所处理的原料 气COS含量较低(73ppm)，且反应温度较高(200-400℃)。

CN1069673A公开了一种以γ-Al₂O₃为载体，以K₂CO₃为活性组分的COS水解催化剂。 该催化剂对COS等硫化物具有较好的水解作用，同时对H₂S也有良好的吸收作用。

这些专利中催化剂的载体基本上选用的是γ-Al₂O₃或γ-Al₂O₃与TiO₂的复合载体，并在 这些载体上负载碱金属、碱土金属和过渡金属氧化物而制成的。

水滑石(Layered Double Hydroxides，LDH)是一种具有层状微孔结构的类天然黏土材料， 具有很大的比表面积，层间有可交换的阴离子，是一类具有层状微孔结构的双羟基金属复 合氧化物。类水滑石(Hydrotalcite-like compounds，HTLcs)分子通式为 [M²⁺_1-xM_x³⁺(OH)₂](A^n-)_x/n·yH₂O，其中M²⁺、M³⁺分别代表二价和三价的金属阳离子，A^n-为 层间可交换阴离子，如CO₃^2-.SO₄^2-，NO₃^-等。LDHs具有层状结构、层板元素的可调变性以 及层间阴离子的可交换性。这种在化学和结构上表现出来的特殊性质不但使其具有离子交 换性能，而且还具有孔径可调变的择形吸附催化性能，成为催化领域具有巨大应用潜力的 新材料。近几年已经有不少报道这类化合物的制备、表征和应用。它们在400℃以下较为 稳定，在高温下脱去层间水、阴离子而形成各种金属的复合氧化物或特殊的氢氧化物，这 类复合氧化物有较高的比表面积和强碱性，经过高温焙烧后可以作为催化剂或载体，主要 用作各种碱性催化剂和氧化还原型催化剂和载体。借助于这类复合氧化物的碱性和氧化还 原性，也被用于开发环境催化剂。

CN101291732A公开了一种以类水滑石为前驱体的镍基催化剂应用于LPG蒸汽转化反 应，该催化剂的比表面积和活性镍的表面积增大，能长时间保持优良的催化活性。