一種催化分解惡臭氣體甲硫醇的催化劑其制備方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種催化分解惡臭氣體甲硫醇的催化劑其制備方法及應用,屬于催化 分解惡臭氣體技術領域。
【背景技術】
[0002] 相關研究表明,硫酸鹽氣溶膠在霧靈形成過程中起著不可忽視的作用,是霧靈產 生的重要原因之一。其中,無機硫物種巧日H2SXS2和S〇2等)在大氣中被最終氧化成Ξ氧化 硫,從而形成硫酸鹽氣溶膠;有機硫物種(如硫醇,硫酸等)及其氧化產物也是大氣硫酸鹽氣 溶膠的重要來源,此外,有機硫物種在空氣中易累積形成有機氣溶膠,有機氣溶膠是大氣光 化學煙霧、酸沉降的重要貢獻者,會引發(fā)嚴重的大氣污染問題。目前,國內外學者針對無機 硫物種(HzS、S化和S〇3)的脫除開展了大量的研究工作,并取得了較好的成績,而對于有機 硫物種咖硫醇、硫酸)的脫除研究則相對薄弱。與無機硫物種相比較,有機硫物種對環(huán)境和 人類健康造成的影響不容小勵:一方面,有機硫物種被公認是對人體有嚴重危害的物質,中 華人民共和國國家標準《惡臭污染物排放標準》(GB-14554-93)中對其排放有著嚴格的限定 要求,其中有機硫物種甲硫醇廠界一級排放標準(0. 〇〇4mg/m3)比無機硫物種(0. 03mg/ m3)低一個數量級;另一方面,相關資料顯示,硫醇普遍存在于天然氣和多數石油產品巧曰液 化石油氣)中,W液化石油氣中硫醇含量的定量分析為例,甲硫醇含量達近60%。因此,針對 有機硫醇特別是甲硫醇的脫除研究工作尤為重要。其對改善大氣環(huán)境質量、保護人們身屯、 健康W及實現我國硫減排目標具有重要的意義。
[0003]目前國內外針對甲硫醇脫除的方法主要有堿液吸收法、吸附法、生物法、直接燃燒 法W及催化分解法等。堿液吸收法簡單易行,但該方法易產生大量廢液,若對其處理不當則 可能腐蝕設備或造成二次環(huán)境污染;吸附法具有高效、簡便等優(yōu)點,但脫附過程仍會產生大 量硫醇類污染物,未能從根本上解決硫醇污染問題;生物法處理硫醇由于受其處理周期長 等限制,難W進一步實現大規(guī)模工業(yè)化應用;直接燃燒法處理硫醇凈化效果好,但需較高燃 燒溫度(loocrcw上),耗能大。因而高效、低能耗的催化分解甲硫醇有機廢氣已成為國內外 一個重點研究方向。
[0004] 傳統(tǒng)催化分解甲硫醇的催化劑主要有ν2〇δ、丫 -Mn〇2、ZnO等金屬氧化物和金屬及 其復合氧化物負載橫化獻菁鉆(CoPcS)等催化材料,但利用上述催化劑催化分解甲硫醇會 產生二甲基硫酸和二甲基二硫酸等新的有機硫污染物。最近,國外有學者利用納米尺寸的 Ce〇2作為催化劑催化分解甲硫醇,其所得產物主要為等無機硫化合物。目前國內外對 于的 治理已趨于成熟,主要采用克勞斯及其改進工藝,國內投產使用的克勞斯硫回收裝置 已達70多套。但該反應需在900°CW上高溫下進行。Edouard化guet等人研究發(fā)現, 監(jiān)SM-5分子篩催化劑在550°C下可W實現甲硫醇的100%轉化,但該監(jiān)SM-5催化劑壽命很 短,很容易失活(在線反應6h后,催化劑就開始失活)。因此,對于高效去除惡臭氣體甲硫 醇,消除甲硫醇對環(huán)境的污染和對人體身屯、健康的影響,尋求活性高、穩(wěn)定性好的催化劑是 關鍵。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種催化分解惡臭甲硫醇氣體的催化劑,所述催化劑為稀 ±改性監(jiān)SM-5分子篩得到的RE/監(jiān)SM-5,催化劑中監(jiān)SM-5分子篩的質量百分比為73. 5%~ 99. 5%,稀±元素RE的質量百分比為0. 5~26. 5〇/〇; 所述稀±為衫、館、禮、巧、錠中的一種。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種活性高、穩(wěn)定性好,能高效催化分解惡臭氣體甲 硫醇的催化劑的制備方法,具體包括W下步驟: (1) 將市售監(jiān)SM-5在350~650°C下賠燒1~7小時,備用; (2) 將步驟(1)制備得到的監(jiān)SM-5與稀±化合物水溶液攬拌混合均勻得到混合物,然 后在常溫下浸潰12~24h; 步驟(2)中監(jiān)SM-5與稀±化合物的加入量可W根據所需催化劑中監(jiān)SM-5分子篩的質 量百分比和稀±元素RE的質量百分比計算得到,計算公式如下:
χο/ο稀±元素的重量百分比(0. 5~26. 5%),]/[1:稀±元素的原子量(摩爾質量),m1:稀±元 素的質量,12:稀±元素對應的化合鹽的相對分子量(摩爾質量),1112:稀±元素對應的化合鹽 的質量,η:稀±元素對應的化合鹽的摩爾數,m:監(jiān)SM-5的質量。
[0007] (3)步驟(2)中浸潰處理過的監(jiān)SM-5經干燥、賠燒后得到稀±改性監(jiān)SM-5分子篩 催化劑。
[0008] 優(yōu)選的,本發(fā)明所述稀±為衫、館、禮、巧、錠中的一種,稀±化合物為所述稀±金 屬的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽。
[000引優(yōu)選的,本發(fā)明步驟(3)中所述干燥的條件為:60~120°C干燥2~7小時。
[0010] 優(yōu)選的,本發(fā)明步驟(3)中所述賠燒的條件為:350~650°C賠燒1~7小時。
[0011] 本發(fā)明的另一目的在于提供催化分解甲硫醇氣體的催化劑的應用,將所述催化劑 用于處理含有甲硫醇的氣體,具體包括:將含有濃度為1~100000ppm甲硫醇的待處理氣 體通入固定床反應器中,制得的催化劑篩分至40~60目裝填在反應器內,反應壓力為常 壓,反應溫度為300~600°C;待處理氣體的空速為1000~3000化1。
[0012] 本發(fā)明所述監(jiān)SM-5為市售,其娃侶比(Si/Al)為5~100。
[0013] 本發(fā)明的有益效果: (1)本發(fā)明的催化劑與現有分解甲硫醇的催化劑相比:①活性高,在相同的試驗條件 下,稀±改性過后的監(jiān)SM-5催化劑對甲硫醇完全催化降解(100%轉化)的溫度比未改性的 監(jiān)SM-5催化劑低40°C~150°C;②穩(wěn)定性好,本發(fā)明所述催化劑分解甲硫醇的壽命遠高于 未改性的監(jiān)SM-5分子篩催化劑??傊景l(fā)明的催化劑對分解惡臭氣體甲硫醇具有極為理 想的工業(yè)實用性。
[0014] (2)本發(fā)明提供的催化劑制備方法,因為只設及常規(guī)的浸潰法,制備過程簡單,組 成穩(wěn)定,重復性良好;實現甲硫醇完全催化分解成簡單的碳氨化合物和無機硫物種HzS,而 HzS易于被堿液吸收或通過克勞斯工藝處理,從而消除了惡臭氣體甲硫醇對環(huán)境的污染和 對人體身屯、健康的影響,該催化劑在催化分解甲硫醇過程中表現出良好的反應活性和穩(wěn)定 性。
【附圖說明】
[001引圖1為不同稀±元素負載監(jiān)SM-5的X畑圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明,但本發(fā)明保護范圍不局限于 所述內容。
[0017] 實施例1 本實施例制備含有活性組分衫元素的5wt%Sm/監(jiān)SM-5催化劑,具體包括W下步驟: 將5克娃侶比(Si/Al)為25的市售監(jiān)SM-5分子篩放入馬弗爐中,在550°C下賠燒5小 時,備用;采用等體積浸潰法,負載活性組分衫(Sm)元素;預先稱取1克監(jiān)SM-5于表面皿上 滴加去離子水確定載體吸收溶液的能力,測定正好使載體完全浸潰所需的水為1. 04克,將 0. 7779克分析純六水合硝酸衫溶于5. 2克去離子水中,攬拌,待完全溶解后,加入預處理的 5克監(jiān)SM-5到此衫鹽溶液中,攬拌均勻,在常溫下浸潰12h,使之充分吸收,后在80°C下干 燥化后移