[发明专利]一种新型双金属活性炭基脱硫催化剂

说明书

技术领域

本发明属于化学工程领域，尤其涉及一种新型双金属活性炭基脱硫催化剂。

背景技术

商用炭基脱硫吸附剂一般都有发达的孔隙结构和各种官能团，为脱除烟气中SO₂提供了吸附和催化氧化的活性中心，其制备一般都同时兼顾再生难易、机械强度、原料来源与售价等因素，通常采取通过改善其孔隙结构和表面化学特性来提高其吸附能力和硫容。现有技术的炭基脱硫吸附剂的制备，目前主要有两种方法，一种是通过浸渍的方式将活性组分金属离子负载在活性炭上，另一种是将活性组分、载体以及粘结剂等共混后再成型。所制备的脱硫剂大多存在脱硫能力较低、硫容较小的问题。公开号为CN1111079C的专利文件公开了一种烟气脱硫剂及其应用方法，公开的脱硫剂各组分重量百分比为：活性焦80～95％，铁5～20％。用于工业锅炉烟气脱硫，将脱硫剂装入固定床或移动床反应器中，反应控制温度在120～200℃，通入常压烟气，空速为500～80000h^-1，饱和硫容为20～70mgSO₂/100g脱硫剂。

公开号为CN103691299A公开了一种高硫容常温复合脱硫剂的制备方法，通过向可溶性镍盐和可溶性铁盐的混合溶液中加入0.05-0.5mol/L的尿素，再加入碳酸氢钠调节溶液的pH值为7.2-7.5；在温度为130-140℃，压力为0.12-0.15Mpa条件下反应0.5-2小时制备得到含镍的羟基氧化铁沉淀颗粒；所述羟基氧化铁沉淀在含氧气氛中、250-300℃条件下流化焙烧即得脱硫剂产品。本发明人通过长期的研究发现，上述方法制备得到的脱硫剂，相比于现有技术中的脱硫剂，在常温条件下具有更高的硫容。

活性炭作为一种吸附催化材料，因其具有较高的稳定性、大比表面积和特殊的表面化学特性被广泛用于烟气脱硫中。活性炭脱硫工艺是利用活性炭材料的吸附和催化性能脱除烟气中的二氧化硫，其产物可以硫酸或硫磺等多种形式回收利用。活性炭的脱硫性能是由表面物理结构和表面化学特征共同决定的。目前，活性炭的表面改性方法主要有以下几种：用氧化剂对活性炭进行氧化处理，改变活性炭表面的含氧官能团种类及含量；经热处理改变活性炭表面的吸附活性位；在活性炭表面负载金属或金属氧化物，以增强活性炭的催化氧化能力。在活性炭表面负载金属化合物可以显著地增强活性炭的脱硫活性，而且金属的负载量、种类和焙烧温度等与炭基催化剂的脱硫性能密切相关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型双金属活性炭基脱硫催化剂，旨在解决现有商用炭基脱硫吸附剂脱硫能力低、硫容较小的问题。

本发明是这样实现的，一种新型双金属活性炭基脱硫催化剂以质量分数为40％硝酸预处理的活性炭为载体，以质量分数为1％的Ni为基本活性组分，以质量分数为1-9％的Ce为第二活性组分，采用过量浸渍法制备得到，该双金属活性炭基脱硫催化剂的焙烧温度在500～900℃，焙烧过程中以高纯氮气为保护气体。

进一步，所述的双金属活性炭基脱硫催化剂在110℃温度下具有较高的脱硫效率，其工作硫容为37-97mgSO₂/g催化剂。

进一步，所述的双金属活性炭基脱硫催化剂最佳的焙烧温度是650℃，Ce和Ni的负载量最佳的质量分数比为7％：1％。

进一步，所述的双金属活性炭基脱硫催化剂，在负载质量分数为3％的Ce和负载质量分数为1％的Ni时，900℃焙烧时表现出最好的脱硫效果。

进一步，所述的双金属活性炭基脱硫催化剂，在负载质量分数为5％的Ce和负载质量分数为1％的Ni时，800℃焙烧时表现出最好的脱硫效果。

进一步，所述的双金属活性炭基脱硫催化剂，在负载质量分数为7％Ce和负载质量分数为1％的Ni时，600℃焙烧时表现出最好的脱硫效果。

本发明制备的双金属炭基脱硫催化剂对SO₂具有很高的脱除能力、工作硫容大、适用烟气温度宽、能适应SO₂浓度变化范围大以及较高的空速等优点，在反应空速为3000h^-1、床层温度为110℃、SO₂入口浓度为2200ppm左右、O₂含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，其工作硫容可以达到37-97mgSO₂/g催化剂。

附图说明

图1是本发明实施例提供的Ce-Ni/AC在500℃焙烧的脱硫效率与时间的关系图；