[发明专利]一种高效催化脱硫剂及其应用

说明书

本发明公开了一种高效催化脱硫剂及其应用，属于催化脱硫技术领域。本发明所述高效催化脱硫剂以Ca(OH)₂为主体，搭配MOFs类三价铁化合物，该产品在脱硫过程中，MOFs类三价铁化合物可有效催化和吸附脱硫环境中的SO₂，提升Ca(OH)₂的脱硫效率，而Ca(OH)₂解离生成的OH^‑又能提升MOFs类三价铁化合物的催化活性，两者相互协同作用，具有高效的催化脱硫效果，同时也可实现低碳排放。本发明还公开了所述高效催化脱硫剂在煤炭脱硫中的应用。

技术领域

本发明涉及催化脱硫技术领域，具体涉及一种高效催化脱硫剂及其应用。

背景技术

低碳排放标准的高效脱硫方法一直是众多化工厂的研发目标。现有技术中多采用石灰石脱硫，而作为石灰石脱硫的潜在替代产品，Ca(OH)₂这种新型的低碳排放脱硫剂因其可以同时实现物理脱硫和化学脱硫而引起了越来越多的关注，但在某些应用场合，比如高硫煤脱硫时，单纯使用Ca(OH)₂所需要的添加量较大，且随着反应时间的进行，脱硫效率逐步降低，难以满足长效的低排放要求。

为了提高脱硫效率，现有技术《新型高效催化脱硫剂的研究与应用》公开了一种高效脱硫技术，通过筛选具有催化作用的Fe₂O₃、MgO和Ca(OH)₂复配，制备成新型高效催化脱硫剂，其脱硫效率高于纯工业级Ca(OH)₂，应用在水泥领域时可满足二氧化硫质量浓度＜35mg/Nm³的超低排放要求。然而，这种催化脱硫剂使用场景较局限，对于含硫量波动较大的基体仍然难以实现高效率、低耗材、低排放的催化脱硫效果。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种以Ca(OH)₂为主体，搭配MOFs类三价铁化合物的高效催化脱硫剂，该产品在脱硫过程中，MOFs(金属有机框架)类三价铁化合物可有效催化和吸附脱硫环境中的SO₂，提升Ca(OH)₂的脱硫效率，而Ca(OH)₂解离生成的OH^-又能提升MOFs类三价铁化合物的催化活性，两者相互协同作用，具有高效的催化脱硫效果，同时也可实现低碳排放。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高效催化脱硫剂，包括以下重量份的组分：

100份Ca(OH)₂、1～3份MOFs类三价铁化合物；

所述MOFs类三价铁化合物的结构式如式I所示：

本发明所述高效催化脱硫剂在使用时，MOFs类三价铁化合物的吡啶二羧酸和铁离子配位键解离，形成三价铁活性中心，可以催化脱硫环境中的SO₂转化为SO₃，为Ca(OH)₂脱硫提供了很好的前置条件；同时吡啶二羧酸为含氮杂环结构，氮原子本身的存在也有利于提升SO₂的吸附性；另一方面，Ca(OH)₂脱硫时往往在溶液形态下进行，此时其解离生成的OH^-可吸附在三价铁活性中心的表面，进一步提升其对于脱硫环境中SO₂的亲和力，两者相互发生协同作用，最终实现高效脱硫。

同时，需要说明的是，本发明所述MOFs类三价铁化合物由于其本质的催化性能，并不局限于应用在Ca(OH)₂脱硫剂当中，对于其他主体(例如CaCO₃、Ca(OH)₂与MgO的混合物等)也同样具有大幅度的催化提升性能，而在发明人实验筛选后，该化合物与Ca(OH)₂的搭配效果最佳。

优选地，所述高效催化脱硫剂的目数为250～350目。