[发明专利]六铝酸盐复合氧化物材料在H2有效

专利信息
申请号: 201810797422.4 申请日: 2018-07-19
公开(公告)号: CN109012144B 公开(公告)日: 2021-03-30
发明(设计)人: 郝郑平;张鑫;蒋国霞;张凤莲 申请(专利权)人: 中国科学院大学
主分类号: B01D53/86 分类号: B01D53/86;B01D53/52;C01B3/04;C01B17/04;B01J23/83
代理公司: 青岛发思特专利商标代理有限公司 37212 代理人: 巩同海
地址: 100049 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 六铝酸盐 复合 氧化物 材料 base sub
【说明书】:

发明涉及一种六铝酸盐复合氧化物材料在H2S催化分解反应中的应用,属于资源回收技术领域。六铝酸盐复合氧化物通式为:A1‑xA′xByAl12‑yO19,其中:0≤x≤1,0≤y≤12,A和A′位为碱金属离子或碱土金属离子,包括Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Ln系和An系离子;B位离子为过渡金属或贵金属离子,包括Fe、Cu、Co、Ni、Zn、Mn、Cr、Zr、Ti、V、Ir、Ru、Pd、Rh。该类催化剂具有组成及结构可调变性强,高温热稳定性、水热稳定性好等特点。并且,该催化剂在H2S催化分解制备氢气和单质硫反应中可表现出优异的催化活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种六铝酸盐复合氧化物材料在H2S催化分解反应中的应用,属于资源回收技术领域。

背景技术

硫化氢是一种剧毒、恶臭的无色气体,大量存在于煤层气、页岩气和天然气中,同时大量产生于石油炼制、天然气加工和其它化学合成过程中;不仅危害人体健康,而且会引起金属等材料的腐蚀。目前,我国化工行业H2S酸性气治理采用传统的克劳斯(Claus)工艺方法处理硫化氢,将其氧化为单质硫和水:

H2S+3/2O2→SO2+H2O

2H2S+SO2→3/xSx+2H2O

虽然克劳斯工艺可以实现硫化氢无害化,但却使具有更高附加值的氢资源转化为水,浪费了宝贵的资源。氢能是未来最有希望替代化石能源的燃料,目前工业用氢气都是由轻烃、煤、天然气及甲醇等通过重整或电解水生产,成本高、价格贵,难以作为燃料被广泛使用。

显然,若能将硫化氢分解,则不仅可以使硫化氢无害化,而且可以得到高附加值的氢气和单质硫。并且,在实现氢资源在石油加工过程的循环利用的同时,还可以减少传统烃类重整制氢带来的大量二氧化碳排放,具有很大的现实意义。

理论上讲,在常见的非金属氢化物(水、氨和硫化氢)中,硫化氢的解离能最低,因而硫化氢热分解制氢最容易。然而,硫化氢的分解反应为强吸热反应,且受热力学平衡限制,在低温下只有很低的平衡转化率。比如,1000℃时硫化氢的转化率仅为20%,1200℃的转化率为38%。催化分解硫化氢不仅可以有效提高氢气和硫磺的产率,还可以降低反应温度,是一种操作简单稳定,可被广泛应用的方式。然而,目前报道的有关于硫化氢分解制取氢气和硫磺的催化剂主要存在着催化剂制备过程繁琐且催化活性不高、易中毒失活、反应条件苛刻、分解产物难以分离等缺点。

因此,开发一种制备且操作简单,在较高温度条件下能高效分解硫化氢制取氢气和硫磺的催化剂和催化方法具有重要意义。

六铝酸盐类催化剂被誉为最有前景的高温燃烧催化剂。其突出优点在于其具有β-Al2O3或磁铅石型(MP)独特层状结构,结构稳定,组成可调变性强;当温度高于1200℃时依然能够保持较高的比表面积,具有良好的抗高温烧结、抗热震荡性能。六铝酸盐的通式为:AAl12O19-δ,晶格的A位离子和B位的Al3+离子可被半径相近的金属离子取代,形成催化活性更好的金属取代型六铝酸盐催化剂。

发明内容

本发明的目的是将六铝酸盐复合氧化物材料应用于石油化工、煤化工和天然气化工酸性气H2S催化分解制备氢气和单质硫的反应中,提供一种高效催化方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的:

一种取代型六铝酸盐复合氧化物催化材料在催化分解硫化氢制取氢气和单质硫中的应用。

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