[发明专利]一种以稀土-类水滑石为前驱体的羰基硫水解催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种脱除有机硫的催化剂，具体地说涉及一种以稀土-类水滑石为前驱体的低温羰基硫水解催化剂及其制备方法。

背景技术

COS是工业气体中有机硫存在的主要形式，工业生产中微量的COS很容易引起催化剂中毒失活，对工业生产设备有腐蚀作用。此外，不经处理排放到大气中的COS能形成SO₂，促进光化学反应，并最终转化为硫酸盐气溶胶，带来严重的环境问题。由于化学活性比H₂S小得多，酸性和极性均弱于H₂S，一般用于脱除H₂S的方法不能有效地完全脱除COS，所以脱除COS是实现气体精脱硫的关键，只有解决了COS的脱除才有可能使工业气体的总硫降至使用要求。在酸性气体处理过程中，COS的脱除比较特殊，常规的脱硫方法难以除去。目前的主要脱除技术有还原法、水解法、吸收法、吸附法、光解法及氧化法等。近来研究比较多的是水解法，在水解催化剂的作用下，利用尾气或原料气中的水蒸气将COS转化成较易处理的无机硫硫化氢(H₂S)，再将硫化氢通过其他途径去除。目前对COS水解的研究主要集中在金属氧化物如Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂和它们的混合物。

水滑石(Layered Double Hydroxides，LDHs)是一种具有层状微孔结构的类天然黏土材料，具有很大的比表面积，层间有可交换的阴离子，是一类具有层状微孔结构的双羟基金属复合氧化物；类水滑石分子通式为[M²⁺_1-xM_x³⁺(OH)₂](A^n-)_x/n·yH₂O，其中M²⁺、M³⁺分别代表二价和三价的金属阳离子，A^n-为层间可交换阴离子，如CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-等。LDHs在400℃以下较为稳定，在高温下脱去层间水、阴离子而形成各种金属的复合氧化物或特殊的氢氧化物，这类复合氧化物有较高的比表面积和强碱性，经过高温焙烧后可以作为催化剂或载体，主要用作各种碱性催化剂和氧化还原型催化剂和载体。借助于这类复合氧化物的碱性和氧化还原性，也被用于开发环境催化剂。

覃柯敏等人在《广州化工》2004，32(1)：29-32中公开用共沉淀法制备了二氧化铈和镁铝水滑石混合物，并研究了铈镁铝混合氧化物对SO₂，NO的吸附性能。但在覃柯敏等人的研究中，铈并没有进入水滑石的结构中，而是以CeO₂的形式存在。Ce的添加能有效地提高镁铝水滑石的焙烧产物吸附NO_x和SO₂的吸附性能。

据文献报道，COS水解反应为碱催化反应，而类水滑石高温焙烧后的复合氧化物具有较高的比表面积、分散度和强碱性，但是将类水滑石以及含稀土的类水滑石的衍生复合氧化物应用于COS水解的研究还未见报道。

发明内容

为克服水解COS时催化剂易失效或中毒等问题，本发明的目的在于提供一种在低温条件下具有高催化性能的羰基硫水解催化剂及其制备方法，通过下列技术方案实现。

本发明提供这样一种以稀土-类水滑石为前驱体的羰基硫水解催化剂，其特征在于它由稀土金属氧化物和钴、镍、铝的金属氧化物混合而成，其中各金属的摩尔比为：铝∶稀土金属＝5～60∶1，钴∶镍＝0.25，钴+镍∶铝＝2。

所述催化剂的粒度为40～60目。

本发明的另一目的在于提供一种制备以稀土-类水滑石为前驱体的羰基硫水解催化剂的方法，其特征在于经过下列步骤：

1)、室温下将稀土金属化合物和钴、镍、铝的金属盐溶解于水中得混合液，其中各金属的摩尔比为：铝∶稀土金属＝5～60∶1，钴∶镍＝0.25，钴+镍∶铝＝2；

2)、将NaOH和Na₂CO₃溶解于水中，作为沉淀剂；

3)、在室温和搅拌条件下，将步骤1)的混合液滴入步骤2)的沉淀剂中至溶液pH为9～10，继续搅拌得悬浮液；

4)、将步骤3)所得悬浮液在50～60℃温度下晶化10～12小时；