含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑及製備方法
2023-05-26 18:49:31
專利名稱：含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑及製備方法，屬於焦爐尾氣淨化和硫回收用的催化劑技術。
背景技術：
焦爐煤氣中氨及H2S和SO2對環境影響的嚴重性已眾所周知，減少和消除這些汙染已是十分迫切的需要。目前，焦爐煤氣淨化系統所採用的淨化方案之一是直接利用焦爐煤氣中所含的氨，通過氨分解反應和Claus催化還原脫硫過程來消除這些汙染物，達到淨化環境的目的。早期的焦化爐尾氣淨化和硫回收的過程是分別在兩個反應爐中進行，一是在氨分解爐中把氨等有害氣體分解，之後在另一個克勞斯爐中進行克勞斯反應將硫回收。目前，多採用脫氨脫硫一體化工藝，即在同一個反應爐內實現脫氨脫硫的目的，此工藝大大簡化了該淨化工藝流程，但對該反應體系的催化劑提出了更高的要求，要求催化劑既能將氨等有害氣體分解，又能使硫化物經還原和克勞斯反應為單質硫。目前，國內外雖有一些品牌的催化劑應用於此，但效果並不理想，尤其是在催化劑的穩定性、選擇性和壽命等方面仍有許多不足，需要進一步改進。
發明內容
本發明的目的在於提供一種含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑及製備方法。所述的催化劑具有活性和選擇性高、反應溫度低、穩定性和耐熱性好以及壽命長的特點；所述的製備方法過程簡單，製備成本低。
為達到上述目的，本發明是通過下述技術方案加以實現的本發明催化劑的載體，是採用目前工業生產中使用的超高強度高溫耐火材料，其主要組成為MgO的重量百分含量為85-98％，Al2O3的重量百分含量為0-15％，CaO的重量百分含量為0.2-5％和含微量的Fe、Si雜質，製成15-20毫米的球狀或圓柱狀顆粒，其上負載的催化劑成分特徵在於，主催劑NiO重量百分比含量為3-15％；助催劑為氧化鑭、氧化鈰和氧化鍶中的至少一種，其重量百分比含量為0-10％；其餘為載體成分。
上述催化劑的製備方法，包括載體的預處理及活性組分的浸漬、乾燥和焙燒過程，其特徵在於包括下列步驟1、將載體浸入濃度為0.5-2M的稀硝酸中，在18-40℃下浸泡0.5-2.5小時後，瀝出用去離子水洗滌至中性，然後再100-150℃下乾燥1-3小時。重複上述操作過程，直至達到材料的吸水率為15-35％(wt％)，比表面積為0.5-2.0米2/g和酸溶度＜10％(wt％)為止；2、把按步驟1處理的載體採用分浸方式或共浸方式負載活性成分，分浸方式是將載體分別浸泡濃度為1-3M的鑭、鈰、鍶(至少一種)的硝酸鹽溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體助催化劑預定負載量為止，之後再浸泡於1-3M的硝酸鎳溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，然後瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體主催化劑預定負載量為止；共浸方式是按載體負載活性組分化學計量計算配製1-3M的鑭、鈰、鍶和鎳的混合硝酸鹽溶液中，將載體浸泡於上述溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體活性成分預定負載量為止；3、將按照步驟2浸漬後的載體於400-600℃焙燒1.5-3小時，使硝酸鹽全部分解，最後在750-1000℃煅燒6-8小時，得到本發明的催化劑。
本發明優點在於本發明同國外同類催化劑相比，其優點在於本催化劑對氨分解反應活性高、耐熱性好、降低反應溫度、使用壽命長；其製備方法過程簡單、成本低。
具體實施例方式
例一.活性組分氧化鈰重量百分比含量為3％、NiO重量百分比含量為10％催化劑樣品的製備先將150克載體浸入濃度為1M的稀硝酸中，在35℃下浸泡2小時後，瀝出用去離子水洗滌至中性，然後再130℃下乾燥2小時。重複上述操作過程，直至達到材料的吸水率為20％(wt％)，比表面積為1.0米2/g和酸溶度8％(wt％)；取1M硝酸鈰35毫升和2M硝酸鎳134毫升置於燒杯中。再將100克已經預處理後之載體在35℃下浸泡於上述溶液中1小時，採用上述共浸方式，將溶液負載到載體上，用多次浸漬方法直至達到預定負載量。每次浸漬與下一次浸漬之間應先撈出瀝濾、加熱乾燥、再浸漬。浸漬完成後於140℃烘乾，至少2小時。然後升溫至550℃分解1.5小時。最後經750℃煅燒8小時，即得催化劑成品。
例二.活性組分氧化鑭重量百分比含量為5％、NiO重量百分比含量為8％催化劑樣品的製備經預處理後之載體進行活性組分浸漬，取1M硝酸鑭150毫升和3M硝酸鎳150毫升分別置於燒杯中。採用上述分浸方式，先將100克已經預處理後之載體在40℃下浸泡於硝酸鑭溶液中，用多次浸漬方法將溶液負載到載體上，直至達到預定量。每次浸漬與下一次浸漬之間應先撈出瀝濾、加熱乾燥、再浸漬。每次浸漬完成後於180℃烘乾，至少2小時。再將已浸漬完硝酸鑭之載體在40℃下浸入硝酸鎳溶液中，浸漬方法同上述。浸漬完成後，於180℃乾燥至少2小時，600℃加熱分解約2小時，最後於850℃煅燒6小時，即製得催化劑。
例三.活性組分氧化鈰重量百分比含量為3％、氧化鍶重量百分比含量為2％、NiO重量百分比含量為9％催化劑樣品的製備經預處理後之載體進行活性組分浸漬，取1.5M硝酸鍶20毫升、2M硝酸鈰22.5毫升、和2.5M硝酸鎳183毫升，共置於燒杯中。採用共浸方式，將100克已經預處理後載體置於上述溶液中，浸漬方法同實例一，乾燥條件亦同實例一。分解溫度為600℃，至少2小時。最後於850℃煅燒7小時，即製成催化劑。
例四.活性組分NiO重量百分比含量為12％、氧化鍶重量百分比含量為1％催化劑樣品的製備。經預處理後之載體進行活性組分浸漬，取3M硝酸鎳150毫升和1.5M硝酸鍶42毫升，共置於燒杯中，然後將100克已經預處理之載體浸入到上述溶液中，浸漬方法同實例一，乾燥條件同實例二。分解溫度為650℃，2小時。最後於950℃煅燒6小時，即製成催化劑。
權利要求
1.一種含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑，該催化劑的載體是採用目前工業生產中使用的超高強度高溫耐火材料，其主要組成為MgO的重量百分含量為85-98％，Al2O3的重量百分含量為0-15％，CaO的重量百分含量為0.2-5％和含微量的Fe、Si雜質，製成15-20毫米的球狀或圓柱狀顆粒，其上負載的催化劑成分特徵在於主催劑NiO重量百分比含量為3-15％；助催劑為氧化鑭、氧化鈰和氧化鍶中的至少一種，其重量百分比含量為0-10％；其餘為載體成分。
2.一種按權利要求1所述的含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑的製備方法，包括載體的預處理及活性組分的浸漬、乾燥和焙燒過程，其特徵在於包括下列步驟1)將載體浸入濃度為0.5-2M的稀硝酸中，在18-40℃下浸泡0.5-2.5小時後，瀝出用去離子水洗滌至中性，然後再100-150℃下乾燥1-3小時，重複上述操作過程，直至達到材料的吸水率為15-35％(wt％)，比表面積為0.5-2.0米2/g和酸溶度＜10％(wt％)為止；2)把按步驟1處理的載體採用分浸方式或共浸方式負載活性成分，分浸方式是將載體分別浸泡濃度為1-3M的鑭、鍶、鈰的硝酸鹽溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體助催化劑預定負載量為止，再浸泡於1-3M的硝酸鎳溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，然後瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體主催化劑預定負載量為止；共浸方式是按載體負載活性組分量計算配製1-3M的鑭、鈰、鍶和鎳的混合硝酸鹽溶液，將載體浸泡於上述溶液中，於18-70℃的溫度下浸泡0.5-3小時，然後瀝出載體於120-200℃加熱烘乾2-3小時，並重複這一過程，直至達到載體活性成分預定負載量為止；3)將按照步驟2浸漬後的載體於400-600℃焙燒1.5-3小時，使硝酸鹽全部分解，最後在750-1000℃煅燒6-8小時，得到本發明的催化劑。
全文摘要
本發明公開了一種含稀土型焦爐尾氣淨化回收硫的催化劑及製備方法。該催化劑的載體，是以MgO為主的高強度高溫耐火材料，製成15－20毫米的球狀或圓柱狀顆粒。其上負載的催化劑活性成分主催劑為NiO，助催劑為氧化鑭、氧化鈰和氧化鍶中的至少一種，其餘為載體成分。它的製備方法包括載體的預處理及活性組分的浸漬、乾燥和焙燒過程，其特徵在於載體的預處理過程，活性組分及助劑La、Ce、Sr的加入量、浸漬條件、方式以及乾燥和焙燒的條件。本發明的優點在於催化劑對氨分解反應活性高、耐熱性好、降低反應溫度、使用壽命長；其製備方法過程簡單、成本低。
文檔編號B01J23/76GK1456640SQ0311910
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月14日 優先權日2003年3月14日
發明者秦永寧, 梁珍成, 齊曉周, 馬智 申請人:天津大學