[发明专利]用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂及其制备方法与应用，其中，所述用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂包括：载体，所述载体包括改性氧化铝；活性组分，所述活性组分负载在所述载体上，并且所述活性组分包括碱金属氧化物和碱土金属氧化物。将该催化剂用于催化羰基硫的水解，对羰基硫的催化水解活性高，在30～100℃、体积空速1500～6000h^‑1的条件下，羰基硫的水解转化率高于90％。

技术领域

本发明属于固定床催化剂产品技术领域，具体涉及一种用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

我国是世界上最大的钢铁生产大国，钢铁工业是我国能源消耗较大的产业部门，约占全国工业总能耗的15％，与此形成鲜明对比的是钢铁行业实施废气污染物的治理仍然是对关键污染物(二氧化硫、颗粒物、氮氧化物)的整改上。

高炉煤气是钢铁工业中高炉炼铁工艺流程中的副产可燃气体，是钢铁行业的主要污染物之一。其主要由一氧化碳、二氧化碳及少量硫化物、水汽等组成。高炉煤气作为燃料，可以进行回收利用，但是其中硫化物经燃烧转化为SO₂、SO₃等，排放至大气中会形成酸雨，造成环境污染。随着我国环保法规的日益严格，钢铁行业中烧结机机头、球团焙烧烟气中二氧化硫的排放浓度小时均值不得高于35mg/m³，其他主要污染源二氧化硫排放浓度小时均值原则上分别不高于50mg/m³，达到超低排放的钢铁企业每月至少95％以上时段小时均值排放浓度满足上述要求。“十四五”期间，钢铁行业超低排放改造市场空间仍会进一步扩大。高炉煤气精脱硫项目950个，预计投资100亿元。

目前，针对高炉煤气前端处理，已出现了吸附脱硫净化技术、催化水解碱液吸收技术。前者是煤气通过多孔吸附材料，煤气中的含硫物质吸附在材料的空隙中。专利CN212800255U中，将煤气经过除尘装置后进入含有吸附材料的精脱硫塔中，脱硫塔中布有高硫容疏水分子筛吸附剂层，煤气与分子筛接触、吸附后达到去除含硫化合物的目的。但是此方法中吸附剂不仅会吸附硫化物，还会吸附煤气中的其他气体分子，降低了脱硫效率；此外，吸附剂吸收饱和后进行解析会增加运行成本，解析出的硫化物进行处理时也会造成污染。

催化水解碱液吸收技术即高炉煤气通过两级催化水解装置，煤气中COS、CS₂等有机硫化物催化水解生成H₂S，H₂S气体，与碱液(Na₂CO₃、NaOH)发生反应去除硫，产生的含硫废水需要进一步处理。专利CN106824149B公开了一种钛硅复合羰基硫水解催化剂及其制备方法，以聚苯乙烯微球、P123为模板剂，以可溶性钛盐、可溶性硅为催化剂载体前驱物，以草酸钾配位溶液为活性组分前驱物。经过多次浸渍干燥焙烧后得到有序大孔和介孔的羰基硫水解催化剂，在空速1.6万h^-1，COS浓度为800mg/m³，O₂浓度为2％，水解温度为70℃条件下，COS水解率高于90％。但是此方法制备过程较为繁琐，且使用成本较高的表面活性剂，使该催化剂的制备成本较高。

因此，现有的用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂及其制备方法与应用，将该催化剂用于催化羰基硫的水解，对羰基硫的催化水解活性高，在30～100℃、体积空速1500～6000h^-1的条件下，羰基硫的水解转化率高于90％。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于高炉煤气中羰基硫水解的催化剂。根据本发明的实施例，所述催化剂包括：

载体，所述载体包括改性氧化铝；

活性组分，所述活性组分负载在所述载体上，并且所述活性组分包括碱金属氧化物和碱土金属氧化物。