[发明专利]类水滑石衍生钼基复合硫化物催化材料在H2

说明书

本发明涉及类水滑石衍生钼基复合硫化物催化材料在H₂S和CO₂协同催化转化制羰基硫中的应用，属于资源回收技术领域。以类水滑石材料为前驱物，利用类水滑石层板及层间离子可调控的特点，将活性组分(Mo)或助剂(Co、Fe、Ni、Zn、Cu)插入到水滑石层间或层板中，硫化后可得到各元素达到近乎原子程度均匀分散和各元素协同效应强的新型钼基复合硫化物催化材料。该催化材料具有元素可调变性强，制备过程简单等特点，并且该催化剂在H₂S和CO₂协同催化转化制备羰基硫中可表现出优异的催化活性和选择性。

技术领域

本发明涉及类水滑石衍生钼基复合硫化物催化材料在H₂S和CO₂协同催化转化制羰基硫中的应用，属于资源回收技术领域。

背景技术

在石油化工、煤化工和天然气化工的生成过程中会产生大量的含硫含碳酸性气，H₂S和 CO₂气体。H₂S是一种具有臭味的有毒有害气体，其不仅对人体健康有害，损坏人体的神经系统，而且还能对生产设备产生腐蚀作用。与此同时，CO₂是最主要的温室气体，是导致全球变暖的重要原因之一。2016年《巴黎协定》气候变化协定的签署使得我国面临的CO₂减排压力更加清晰。因此，CO₂的排放和治理也必须高度重视并采用有效措施。

但化工行业对这些含硫含碳酸性气的治理主要是针对H₂S展开，而忽略对CO₂的治理。 H₂S的治理主要以Claus硫回收工艺为主，其基本原理为1/3的H₂S在反应炉内加氧燃烧成 SO₂，然后生成的SO₂和剩下的H₂S在催化剂的作用下反应生成单质硫，经Claus尾气治理后 99.9％的H₂S被回收，但排放到大气中的尾气含≥50％的CO₂气体。Claus硫回收工艺虽然实现了硫资源的回收，却忽略了CO₂的减排，加大了CO₂的排放。因此，迫切需要实现H₂S和CO₂中硫碳资源的协同回收。

羰基硫(COS)被广泛用作谷物熏蒸剂，具有渗透性好、环境毒害小的优点。在有机合成中，羰基硫可被用作合成硫代酸、取代噻吩、杀虫剂巴丹、除草剂燕麦敌、杀草丹等。因此，若能实现CO₂+H₂S→COS+H₂O反应的发生将具有重要的意义。但该反应为热力学平衡反应，且主要受限于动力学反应速率过慢，因此若能制备出具有H₂S和CO₂协同催化转化活性的催化剂将会极大地提高反应的速率，促进反应的发生和反应平衡的实现。

类水滑石材料是一种层状的阴离子粘土材料，其具有较大的比表面积，一定的酸碱性位，层板阳离子及层间阴离子可调控等特征，是一种非常理想的催化剂前驱体。而钼催化剂在含硫化合物加氢精制、CO耐硫变换及低碳醇合成等化工生产过程中发挥着重要作用。因此，以类水滑石材料为前驱物，利用类水滑石层板及层间离子可调控的特点，将活性组分(Mo)或助剂(Co、Fe、Ni、Zn、Cu)插入到水滑石层间或层板中，硫化后可得到各元素达到近乎原子程度均匀分散和各元素协同效应强的新型钼基复合硫化物催化剂，并且该催化剂在H₂S和CO₂协同催化转化制羰基硫中表现出优异的催化活性和选择性。

发明内容

本发明的目的是将以钼插层类水滑石为前驱物合成的钼基复合硫化物应用于石油化工、煤化工和天然气化工酸性气H₂S和CO₂协同催化转化制羰基硫的反应中，提供一种具有高催化活性的催化剂和催化方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的：