[发明专利]一种脱硫催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种脱硫催化剂的制备方法及其应用，属于环境保护领域。该催化剂以煤矸石为原料，通过对煤矸石煅烧、水蒸气活化、扩孔、碳骨架架构得到多孔C‑Al₂O₃‑SiO₂复合载体，然后将活性组分负载到载体表面，该催化剂比表面积大，并且价格低廉，测试发现脱硫效率保持在89.2%以上，持续时间超过220min；该催化剂可广泛用于钢铁企业、煤发电厂、冶金行业等大型烟气排放企业的催化脱硫；该催化剂制备方法为煤矸石的综合利用提供一种新途径。

技术领域

本发明涉及一种脱硫催化剂的制备方法及其应用，属于环境保护领域。

技术背景

近些年来，人们对于环境保护的意识越来越强，对空气质量的要求也越来越高。二氧化硫是空气中的主要污染物之一，而二氧化硫最重要的来源主要由燃煤等含硫物质燃烧产生，其中二氧化硫排放到空气中以后对空气形成了污染，而且带来了次生污染——酸雨。因此，控制二氧化硫的排放成为了环境保护领域最紧迫的课题。

目前工业上气体脱硫方法主要有干法脱硫和湿法脱硫两种。干法脱硫主要是通过氧化铁或活性炭对气体中的硫化氢进行吸附和氧化，以达到脱除硫化氢的目的。湿法脱硫利用吸附剂吸收硫化氢的特点，有化学吸收、物理吸收等方法，由于该技术操作简便，适应性比较强，在我国煤化工以及其它脱硫行业一直是一个重要的脱硫工艺技术而得到充分的发展和应用。

但是以上两种脱硫方式在应用过程中或多或少存在着问题，例如干法脱硫剂再生难度大，更换频率高，工人劳动强度大，形成的硫与脱硫剂融合在一起，无法得到产品硫磺；湿法脱硫副盐生成率高，残液量大且回收难，设备及管道腐蚀，系统阻力大，动力消耗高等。因此研究新型脱硫技术势在必行，由于氧化脱硫的反应条件温和，常压下就可以进行，操作流程相对简单，并且可以脱除含量较高的硫，得到了广大研究者的认可。目前，广大研究者开展了氧化脱硫催化剂的研发工作，由于煤矸石中富含氧化铝、二氧化硅、氧化铁等金属氧化物，其中很多组分都可以作为脱硫催化剂的活性组分，因此利用煤矸石为原料制备脱硫催化剂不仅能够实现煤矸石的综合利用，提高煤矸石的利用价值，同时可以制得高效、廉价的脱硫催化剂。目前未见文献报道利用煤矸石直接制备脱硫催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱硫效率高、寿命时间长，并且价格低廉，工艺简单的脱硫催化剂的制备方法，同时为煤矸石的煤矸石的综合利用提供一种新途径。

一种脱硫催化剂的制备方法，所述方法是以煤矸石为原料，经过煅烧、水蒸气活化、扩孔、碳骨架架构、活性组分负载，得到高效脱硫催化剂，具体方法是按下列步骤进行的：

（1）煅烧

将煤矸石粉碎球磨至粒度为10目以下，再加入碳酸钠，混合均匀后置于管式炉中，在N₂、CO₂、O₂混合气氛下煅烧，煅烧温度为700~1200℃，煅烧时间为20~30min，其中煤矸石与碳酸钠质量比为（3~4）:1；

（2）水蒸气活化

将步骤（1）得到的样品加入到高温反应釜中，将反应釜的温度升高到300~400℃，控制反应釜的压力为22.4MPa，然后通入水，达到超临界状态，反应10~15min；

（3）扩孔

将步骤（2）得到的样品加入到扩孔剂水溶液中，然后在加热条件下搅拌1~3h，过滤，110~130℃下干燥，其中扩孔剂为锂金属盐；

（4）碳骨架架构

将步骤（3）得到的干燥样品加入到超声反应器中，再加入有机钛溶液，控超声频率、温度和超声时间，超声反应完成后，将样品在110~120℃下干燥2~3h，然后在马弗炉中800~900℃焙烧，焙烧时间为1~2h；

（5）活性组分负载