[发明专利]一种用于烟气中二氧化硫还原制硫的钴系催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种用于烟气中SO₂还原制硫的Co系催化剂，其特征在于，所述催化剂包括载体和涂覆于载体上的活性组分和助剂，其中活性组分为Co的氧化物，助剂为Cu、Ni、La、Mg、Ca或Ba中任意一种或至少两种的氧化物组合。

2.根据权利要求1所述的Co系催化剂，其特征在于，所述载体为γ-Al₂O₃，SiO₂，TiO₂或ZSM-5中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述载体为形状均一的颗粒，优选为球形颗粒和/或粉末。

3.根据权利要求1或2所述的Co系催化剂，其特征在于，所述催化剂中活性组分中Co的负载量为3wt％～16wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中Cu的负载量为1wt％～6wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中Ni的负载量为1wt％～6wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中La的负载量为1wt％～6wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中Mg的负载量1wt％～6wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中Ca的负载量1wt％～6wt％；

优选地，所述催化剂中助剂中Ba的负载量为1wt％～6wt％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的Co系催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：采用等体积浸渍法将活性组分和助剂负载于载体上，经干燥、焙烧和硫化，制得Co系催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)将钴源和助剂金属盐混合制成溶液；

(2)向步骤(1)所述溶液中加入载体，进行等体积浸渍，得到浸渍后的载体；

(3)步骤(2)所述浸渍后的载体进行干燥和焙烧，得到催化剂前驱体；

(4)将步骤(3)所述催化剂前驱体进行硫化，得到Co系催化剂。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钴源为硝酸钴；

优选地，步骤(1)所述助剂金属盐为硝酸镍、硝酸铜、硝酸镧、硝酸镁、硝酸钙或硝酸钡中任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述钴源的用量为：使负载后的催化剂中活性组分中Co的负载量为3wt％～16wt％；

优选地，步骤(1)所述溶液中助剂金属盐的用量为：使负载后的催化剂中Cu的负载量为1％～6wt％，Ni的负载量为1％～6wt％，La的负载量为1％～6wt％，Mg的负载量1％～6wt％，Ca的负载量1％～6wt％，Ba的负载量为1％～6wt％；

优选地，步骤(1)所述溶液中溶剂为水。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述载体为γ-Al₂O₃，SiO₂，TiO₂或ZSM-5中任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述等体积浸渍的时间为1h～6h；

优选地，步骤(3)所述干燥温度为100℃～130℃；

优选地，步骤(3)所述干燥时间为1h～6h；

优选地，步骤(3)所述焙烧的温度为400℃～600℃；

优选地，步骤(3)所述焙烧的时间为6h～12h；

优选地，步骤(3)所述焙烧在马弗炉中进行。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述硫化在H₂S和H₂的混合气氛下进行；

优选地，所述H₂S和H₂的混合气氛中H₂S的体积含量为5％～15％；

优选地，步骤(4)所述硫化的温度为400℃～600℃；

优选地，步骤(4)所述硫化的时间为0.5h～6h；

优选地，步骤(4)所述硫化在管式炉中进行。

9.根据权利要求1-3任一项所述的Co系催化剂的用途，其特征在于，将所述Co系催化剂用于在固定床反应器中催化烟气中SO₂还原制备单质硫；

优选地，所述烟气中SO₂的体积含量为20％～30％。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述催化烟气中SO₂还原制备单质硫的方法为：

将所述Co系催化剂装填于固定床反应器中，排出体系中空气后，烟气和煤气经预热至300℃～450℃，再进入固定床反应器中在350℃～450℃下进行反应，将烟气中的SO₂还原制备单质硫。