专利名称：含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂及制备方法，属于焦炉尾气净化和硫回收用的催化剂技术。
背景技术：
焦炉煤气中氨及H2S和SO2对环境影响的严重性已众所周知，减少和消除这些污染已是十分迫切的需要。目前，焦炉煤气净化系统所采用的净化方案之一是直接利用焦炉煤气中所含的氨，通过氨分解反应和Claus催化还原脱硫过程来消除这些污染物，达到净化环境的目的。早期的焦化炉尾气净化和硫回收的过程是分别在两个反应炉中进行，一是在氨分解炉中把氨等有害气体分解，之后在另一个克劳斯炉中进行克劳斯反应将硫回收。目前，多采用脱氨脱硫一体化工艺，即在同一个反应炉内实现脱氨脱硫的目的，此工艺大大简化了该净化工艺流程，但对该反应体系的催化剂提出了更高的要求，要求催化剂既能将氨等有害气体分解，又能使硫化物经还原和克劳斯反应为单质硫。目前，国内外虽有一些品牌的催化剂应用于此，但效果并不理想，尤其是在催化剂的稳定性、选择性和寿命等方面仍有许多不足，需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂及制备方法。所述的催化剂具有活性和选择性高、反应温度低、稳定性和耐热性好以及寿命长的特点；所述的制备方法过程简单，制备成本低。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的本发明催化剂的载体，是采用目前工业生产中使用的超高强度高温耐火材料，其主要组成为MgO的重量百分含量为85-98％，Al2O3的重量百分含量为0-15％，CaO的重量百分含量为0.2-5％和含微量的Fe、Si杂质，制成15-20毫米的球状或圆柱状颗粒，其上负载的催化剂成分特征在于，主催剂NiO重量百分比含量为3-15％；助催剂为氧化镧、氧化铈和氧化锶中的至少一种，其重量百分比含量为0-10％；其余为载体成分。
上述催化剂的制备方法，包括载体的预处理及活性组分的浸渍、干燥和焙烧过程，其特征在于包括下列步骤1、将载体浸入浓度为0.5-2M的稀硝酸中，在18-40℃下浸泡0.5-2.5小时后，沥出用去离子水洗涤至中性，然后再100-150℃下干燥1-3小时。重复上述操作过程，直至达到材料的吸水率为15-35％(wt％)，比表面积为0.5-2.0米2/g和酸溶度＜10％(wt％)为止；2、把按步骤1处理的载体采用分浸方式或共浸方式负载活性成分，分浸方式是将载体分别浸泡浓度为1-3M的镧、铈、锶(至少一种)的硝酸盐溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体助催化剂预定负载量为止，之后再浸泡于1-3M的硝酸镍溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，然后沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体主催化剂预定负载量为止；共浸方式是按载体负载活性组分化学计量计算配制1-3M的镧、铈、锶和镍的混合硝酸盐溶液中，将载体浸泡于上述溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体活性成分预定负载量为止；3、将按照步骤2浸渍后的载体于400-600℃焙烧1.5-3小时，使硝酸盐全部分解，最后在750-1000℃煅烧6-8小时，得到本发明的催化剂。
本发明优点在于本发明同国外同类催化剂相比，其优点在于本催化剂对氨分解反应活性高、耐热性好、降低反应温度、使用寿命长；其制备方法过程简单、成本低。
具体实施例方式
例一.活性组分氧化铈重量百分比含量为3％、NiO重量百分比含量为10％催化剂样品的制备先将150克载体浸入浓度为1M的稀硝酸中，在35℃下浸泡2小时后，沥出用去离子水洗涤至中性，然后再130℃下干燥2小时。重复上述操作过程，直至达到材料的吸水率为20％(wt％)，比表面积为1.0米2/g和酸溶度8％(wt％)；取1M硝酸铈35毫升和2M硝酸镍134毫升置于烧杯中。再将100克已经预处理后之载体在35℃下浸泡于上述溶液中1小时，采用上述共浸方式，将溶液负载到载体上，用多次浸渍方法直至达到预定负载量。每次浸渍与下一次浸渍之间应先捞出沥滤、加热干燥、再浸渍。浸渍完成后于140℃烘干，至少2小时。然后升温至550℃分解1.5小时。最后经750℃煅烧8小时，即得催化剂成品。
例二.活性组分氧化镧重量百分比含量为5％、NiO重量百分比含量为8％催化剂样品的制备经预处理后之载体进行活性组分浸渍，取1M硝酸镧150毫升和3M硝酸镍150毫升分别置于烧杯中。采用上述分浸方式，先将100克已经预处理后之载体在40℃下浸泡于硝酸镧溶液中，用多次浸渍方法将溶液负载到载体上，直至达到预定量。每次浸渍与下一次浸渍之间应先捞出沥滤、加热干燥、再浸渍。每次浸渍完成后于180℃烘干，至少2小时。再将已浸渍完硝酸镧之载体在40℃下浸入硝酸镍溶液中，浸渍方法同上述。浸渍完成后，于180℃干燥至少2小时，600℃加热分解约2小时，最后于850℃煅烧6小时，即制得催化剂。
例三.活性组分氧化铈重量百分比含量为3％、氧化锶重量百分比含量为2％、NiO重量百分比含量为9％催化剂样品的制备经预处理后之载体进行活性组分浸渍，取1.5M硝酸锶20毫升、2M硝酸铈22.5毫升、和2.5M硝酸镍183毫升，共置于烧杯中。采用共浸方式，将100克已经预处理后载体置于上述溶液中，浸渍方法同实例一，干燥条件亦同实例一。分解温度为600℃，至少2小时。最后于850℃煅烧7小时，即制成催化剂。
例四.活性组分NiO重量百分比含量为12％、氧化锶重量百分比含量为1％催化剂样品的制备。经预处理后之载体进行活性组分浸渍，取3M硝酸镍150毫升和1.5M硝酸锶42毫升，共置于烧杯中，然后将100克已经预处理之载体浸入到上述溶液中，浸渍方法同实例一，干燥条件同实例二。分解温度为650℃，2小时。最后于950℃煅烧6小时，即制成催化剂。
权利要求
1.一种含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂，该催化剂的载体是采用目前工业生产中使用的超高强度高温耐火材料，其主要组成为MgO的重量百分含量为85-98％，Al2O3的重量百分含量为0-15％，CaO的重量百分含量为0.2-5％和含微量的Fe、Si杂质，制成15-20毫米的球状或圆柱状颗粒，其上负载的催化剂成分特征在于主催剂NiO重量百分比含量为3-15％；助催剂为氧化镧、氧化铈和氧化锶中的至少一种，其重量百分比含量为0-10％；其余为载体成分。
2.一种按权利要求1所述的含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂的制备方法，包括载体的预处理及活性组分的浸渍、干燥和焙烧过程，其特征在于包括下列步骤1)将载体浸入浓度为0.5-2M的稀硝酸中，在18-40℃下浸泡0.5-2.5小时后，沥出用去离子水洗涤至中性，然后再100-150℃下干燥1-3小时，重复上述操作过程，直至达到材料的吸水率为15-35％(wt％)，比表面积为0.5-2.0米2/g和酸溶度＜10％(wt％)为止；2)把按步骤1处理的载体采用分浸方式或共浸方式负载活性成分，分浸方式是将载体分别浸泡浓度为1-3M的镧、锶、铈的硝酸盐溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体助催化剂预定负载量为止，再浸泡于1-3M的硝酸镍溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，然后沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体主催化剂预定负载量为止；共浸方式是按载体负载活性组分量计算配制1-3M的镧、铈、锶和镍的混合硝酸盐溶液，将载体浸泡于上述溶液中，于18-70℃的温度下浸泡0.5-3小时，然后沥出载体于120-200℃加热烘干2-3小时，并重复这一过程，直至达到载体活性成分预定负载量为止；3)将按照步骤2浸渍后的载体于400-600℃焙烧1.5-3小时，使硝酸盐全部分解，最后在750-1000℃煅烧6-8小时，得到本发明的催化剂。
全文摘要
本发明公开了一种含稀土型焦炉尾气净化回收硫的催化剂及制备方法。该催化剂的载体，是以MgO为主的高强度高温耐火材料，制成15－20毫米的球状或圆柱状颗粒。其上负载的催化剂活性成分主催剂为NiO，助催剂为氧化镧、氧化铈和氧化锶中的至少一种，其余为载体成分。它的制备方法包括载体的预处理及活性组分的浸渍、干燥和焙烧过程，其特征在于载体的预处理过程，活性组分及助剂La、Ce、Sr的加入量、浸渍条件、方式以及干燥和焙烧的条件。本发明的优点在于催化剂对氨分解反应活性高、耐热性好、降低反应温度、使用寿命长；其制备方法过程简单、成本低。
文档编号B01J23/76GK1456640SQ0311910
公开日2003年11月19日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者秦永宁, 梁珍成, 齐晓周, 马智 申请人:天津大学