[发明专利]一种高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂及其制备方法，催化剂由以下质量百分含量的成分组成：羟基氧化铁50％～90％，助剂10％～50％；制备方法为：一、配制钛白粉副产物绿矾固体废弃物的原料溶液；二、配制碱性沉淀剂溶液；三、两种溶液混合并调节pH，加入氧化剂经氧化反应得到料浆；四、过滤、洗涤和干燥得到无定形高硫容羟基氧化铁；五、与助剂、水混碾挤条后干燥。本发明的催化剂以钛白粉副产物绿矾为原料，实现了对固体废弃物资源化回收利用，降低原料成本，且催化剂脱硫性能优异，适用于天然气、油田伴生气等的脱硫工艺；本发明的制备过程中无需对绿矾进行预处理净化除杂，无需中温脱水和高温焙烧，易于实现大规模生产。

技术领域

本发明属于化学化工三废处理及综合利用领域，具体涉及一种高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂及其制备方法。

背景技术

钛白粉作为精细的无机化工产品，广泛用在涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、食品、化妆品等领域。现有钛白粉生产工艺技术包括硫酸法和氯化法。2020年全国有42家全流程型钛白粉生产企业，其综合产量达到351.20万吨，其中，硫酸法钛白粉综合产量为319.31万吨，占比90.92％。且每生产1吨钛白粉副产3吨～4吨的绿矾，绿矾中七水硫酸亚铁的含量一般在88％以上，但因其含有TiO²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等杂质元素而无法被直接利用。长期以来大量的绿矾作为固体废弃物堆放，不仅影响了环境，而且对铁资源造成了浪费，很大程度上制约了钛白粉产业的发展。

目前，钛白粉副产物绿矾的主要用途为净水剂、饲料添加剂、肥料、涂料等，但都需要对绿矾进行提纯才能满足要求。公开号为CN111634952A的中国专利公开了一种利用钛白副产硫酸亚铁制备氧化铁红的方法及产品与应用，该方法经过净化除杂、中和沉淀、氧化合成、多次洗涤、焙烧、粉碎、筛分，得到高纯度的氧化铁红颜料；但该方法存在以下问题：需进行预处理净化除杂、多次洗涤，过程繁琐，且需经过450℃～650℃高温焙烧，制备的颜料价值低、成本高，经济效益差。公开号为CN110683587A的中国专利公开了一种钛白副产物硫酸亚铁制备介孔纳米四氧化三铁颗粒的方法，该方法经搅拌混合反应、氧气氧化、多次清洗、干燥，得到高纯度的纳米四氧化三铁颗粒；该方法存在以下问题：需进行预处理净化除杂、多次洗涤，过程繁琐，且需碱性含碳化合物中和沉淀，产生大量CO₂温室气体。公开号为CN102649588A的中国专利公开了一种用钛白副产物硫酸亚铁生产氧化铁红的方法，该方法向50℃～80℃硫酸亚铁水溶液中加入氨水，控制pH为2.2～4.0，再添加硫酸亚铁质量的0.3％～10％的可溶性氟化物，将净化液浓缩与结晶，再经过脱水、焙烧得到氧化铁红；该方法存在以下问题：需要添加氟化物，添加量大，且需要200℃～350℃脱水、800℃～900℃高温焙烧。公开号为CN113184820A的中国专利公开了一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，该方法控制溶液pH，再氧化，实现对杂质的去除，再控制pH和选用磷酸返溶制备磷酸铁；该方法存在以下问题：需进行预处理净化除杂、多次洗涤，且过程繁琐。

因此，需要一种对钛白粉副产物绿矾固体废弃物充分利用且工艺简单的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂。该高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂以钛白粉副产物绿矾为原料，实现了对钛白粉副产物绿矾固体废弃物资源化回收利用，减少环境污染，降低了催化剂的原料成本，具有显著的经济效益，且催化剂组成简单，容易获得，穿透硫容高达37.8％，脱硫精度可达到出口气体中H₂S体积分数为30ppb以下，脱硫性能优异。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高硫容羟基氧化铁脱硫催化剂，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：羟基氧化铁50％～90％，助剂10％～50％；所述羟基氧化铁为以钛白粉副产物绿矾固体废弃物为原料合成的无定形高硫容羟基氧化铁。