CN108525672B - 一种多功能复合型硫磺回收催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能复合型硫磺回收催化剂及其制备方法，其中，多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：80‑90重量份粒径为600‑1000μm多孔载体、6‑15重量份石墨烯、1.2‑1.8重量份五氧化二钒、0.1‑0.3重量份氧化镧、0.2‑0.3重量份氧化铼、0.1‑0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12‑15重量份的铁盐；多孔载体由20‑30重量份活性氧化铝、15‑20重量份二氧化钛、30‑40重量份二氧化硅和2‑3重量份氧化锌组成。本发明中的硫磺回收催化剂不仅具有较好的克劳斯活性以及有机硫水解活性，而且具有较好的抗氧功能，而且制备出的催化剂性能较为均匀。
Description
技术领域
本发明涉及硫磺回收技术领域，特别涉及到一种多功能复合型硫磺回收催化剂及其制备方法。
背景技术
硫磺回收通常采用一种叫做“克劳斯”的工艺来实现。含硫原料气通常称为酸气。首先将酸气与空气或氧气在一台称为燃烧炉的设备中燃烧。严格控制空气或氧气量，使燃烧产物中硫化氢与二氧化硫气体体积比为2：1。之后燃烧气体被冷却，气体中的硫磺冷凝回收。但现有硫磺回收催化剂，在保证较好的克劳斯活性的情况下，其有机硫水解活性就难以保证，抗氧功能也较差，在获得较好的克劳斯活性以及有机硫水解活性的前提下，催化剂成本较高，又不能获得较好的抗氧功能，而且现有硫磺回收催化剂在氧气浓度超过20000ppm的工况下，有效使用时间较短。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂及其制备方法，本发明中的硫磺回收催化剂不仅具有较好的克劳斯活性以及有机硫水解活性，而且具有较好的抗氧功能，而且制备出的催化剂性能较为均匀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：80-90重量份粒径为600-1000μm多孔载体、6-15重量份石墨烯、1.2-1.8重量份五氧化二钒、0.1-0.3重量份氧化镧、0.2-0.3重量份氧化铼、0.1-0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12-15重量份的铁盐；所述多孔载体由20-30重量份活性氧化铝、15-20重量份二氧化钛、30-40重量份二氧化硅和2-3重量份氧化锌组成；所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的任意两种或三种。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂，所述多孔载体中，所述活性氧化铝粒径为20-40μm，所述二氧化钛粒径为15-30μm，所述二氧化硅粒径为60-90μm，所述氧化锌粒径为2-5μm。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂，所述多孔载体的孔容为0.8-1.2ml/g。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂，所述五氧化二钒粒径为8-10μm，所述氧化镧粒径为0.6-1.5μm，所述氧化铼粒径为0.1-1μm，所述氧化钴粒径为0.05-0.1μm。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂，所述铁盐由10-15重量份硝酸铁、6-10重量份硫酸铁和3-6重量份硫酸亚铁组成。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：80-90重量份粒径为600-1000μm多孔载体、6-15重量份石墨烯、1.2-1.8重量份五氧化二钒、0.1-0.3重量份氧化镧、0.2-0.3重量份氧化铼、0.1-0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12-15重量份的铁盐；所述多孔载体由20-30重量份活性氧化铝、15-20重量份二氧化钛、30-40重量份二氧化硅和2-3重量份氧化锌组成；所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的任意两种或三种；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为80-90℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品120-150℃下恒温干燥10-20min，然后在500-530℃下恒温干燥2-4h，即得催化剂成品。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，步骤(1)中所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将粒径为20-40μm的活性氧化铝、粒径为15-30μm的二氧化钛、粒径为2-5μm的氧化锌湿法研磨混合20-30min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、粒径为60-90μm的二氧化硅研磨混合，研磨时间为30-40min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在100-120℃下恒温干燥后煅烧15-30min，煅烧温度为1000-1200℃，然后将煅烧后的固体研磨成600-1000μm的颗粒；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤4-6次，然后在35-50℃下抽真空干燥30-50min，即得所述多孔载体。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，在步骤(1.3)中，在研磨前用吹风机吹5-10min。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，在步骤(4)中，先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中。
上述多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，步骤(4)中，制备助催化剂混合物时研磨方式为湿法研磨，研磨剂为温度为0-5℃的去离子水。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中制备利用湿法研磨使得活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌，二氧化硅混合得更均匀，而且采用不同粒径的原料，不仅可以促进不同颗粒的相对分散，而且可以使得制备成的多孔载体中粒径较小的粒子以粒径较大的粒子进行分布，从而有利于催化剂活性组分在在多孔载体上的分布。
2.本发明中制备出的多功能复合型硫磺回收催化剂不仅具有较好的克劳斯活性以及对有机硫的水解活性，而且在氧气浓度高于30000ppm时仍具有较好的催化活性。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：85重量份粒径为800μm多孔载体、9重量份石墨烯、1.5重量份五氧化二钒、0.2重量份氧化镧、0.3重量份氧化铼、0.1重量份氧化钴和以氧化铁重量计13重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.2ml/g，所述多孔载体由24重量份活性氧化铝、18重量份二氧化钛、32重量份二氧化硅和2.6重量份氧化锌组成；所述铁盐由1重量份硝酸铁和2重量份硫酸铁组成，所述活性氧化铝粒径为30μm，所述二氧化钛粒径为20μm，所述二氧化硅粒径为90μm，所述氧化锌粒径为2μm，所述五氧化二钒粒径为8μm，所述氧化镧粒径为1.0μm，所述氧化铼粒径为0.4μm，所述氧化钴粒径为0.06μm。
本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：85重量份粒径为800μm多孔载体、9重量份石墨烯、1.5重量份五氧化二钒、0.2重量份氧化镧、0.3重量份氧化铼、0.1重量份氧化钴和以氧化铁重量计13重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.2ml/g，所述多孔载体由24重量份活性氧化铝、18重量份二氧化钛、32重量份二氧化硅和2.6重量份氧化锌组成；所述铁盐由1重量份硝酸铁和2重量份硫酸铁组成，所述活性氧化铝粒径为30μm，所述二氧化钛粒径为20μm，所述二氧化硅粒径为90μm，所述氧化锌粒径为2μm，所述五氧化二钒粒径为8μm，所述氧化镧粒径为1.0μm，所述氧化铼粒径为0.4μm，所述氧化钴粒径为0.06μm；所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌湿法研磨混合20min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、二氧化硅研磨混合，研磨时间为35min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在105℃下恒温干燥后煅烧20min，煅烧温度为1100℃，然后将煅烧后的固体研磨成800μm的颗粒，在研磨前用吹风机吹10min；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤6次，然后在35℃下抽真空干燥50min，即得所述多孔载体；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中，研磨剂为温度为0℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为90℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品135℃下恒温干燥20min，然后在510℃下恒温干燥2.5h，即得催化剂成品。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂1。
实施例2
本发明提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：80重量份粒径为600μm多孔载体、15重量份石墨烯、1.6重量份五氧化二钒、0.3重量份氧化镧、0.2重量份氧化铼、0.18重量份氧化钴和以氧化铁重量计14重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.0ml/g，所述多孔载体由20重量份活性氧化铝、20重量份二氧化钛、40重量份二氧化硅和2重量份氧化锌组成；所述铁盐由1重量份硫酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为20μm，所述二氧化钛粒径为30μm，所述二氧化硅粒径为70μm，所述氧化锌粒径为4μm，所述五氧化二钒粒径为10μm，所述氧化镧粒径为0.6μm，所述氧化铼粒径为0.8μm，所述氧化钴粒径为0.08μm。
本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：80重量份粒径为600μm多孔载体、15重量份石墨烯、1.6重量份五氧化二钒、0.3重量份氧化镧、0.2重量份氧化铼、0.18重量份氧化钴和以氧化铁重量计14重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.0ml/g，所述多孔载体由20重量份活性氧化铝、20重量份二氧化钛、40重量份二氧化硅和2重量份氧化锌组成；所述铁盐由1重量份硫酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为20μm，所述二氧化钛粒径为30μm，所述二氧化硅粒径为70μm，所述氧化锌粒径为4μm，所述五氧化二钒粒径为10μm，所述氧化镧粒径为0.6μm，所述氧化铼粒径为0.8μm，所述氧化钴粒径为0.08μm；所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌湿法研磨混合30min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、二氧化硅研磨混合，研磨时间为30min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在115℃下恒温干燥后煅烧25min，煅烧温度为1050℃，然后将煅烧后的固体研磨成600μm的颗粒，在研磨前用吹风机吹10min；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤6次，然后在45℃下抽真空干燥40min，即得所述多孔载体；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中，研磨剂为温度为3℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为85℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品120℃下恒温干燥15min，然后在500℃下恒温干燥4h，即得催化剂成品。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂2。
实施例3
本发明提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：88重量份粒径为900μm多孔载体、12重量份石墨烯、1.2重量份五氧化二钒、0.1重量份氧化镧、0.25重量份氧化铼、0.12重量份氧化钴和以氧化铁重量计12重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为0.8ml/g，所述多孔载体由28重量份活性氧化铝、17重量份二氧化钛、36重量份二氧化硅和3重量份氧化锌组成；所述铁盐由2重量份硝酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为40μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为60μm，所述氧化锌粒径为3μm，所述五氧化二钒粒径为9μm，所述氧化镧粒径为1.2μm，所述氧化铼粒径为0.7μm，所述氧化钴粒径为0.09μm。
本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：88重量份粒径为900μm多孔载体、12重量份石墨烯、1.2重量份五氧化二钒、0.1重量份氧化镧、0.25重量份氧化铼、0.12重量份氧化钴和以氧化铁重量计12重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为0.8ml/g，所述多孔载体由28重量份活性氧化铝、17重量份二氧化钛、36重量份二氧化硅和3重量份氧化锌组成；所述铁盐由2重量份硝酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为40μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为60μm，所述氧化锌粒径为3μm，所述五氧化二钒粒径为9μm，所述氧化镧粒径为1.2μm，所述氧化铼粒径为0.7μm，所述氧化钴粒径为0.09μm；所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌湿法研磨混合23min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、二氧化硅研磨混合，研磨时间为32min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在120℃下恒温干燥后煅烧15min，煅烧温度为1200℃，然后将煅烧后的固体研磨成900μm的颗粒，在研磨前用吹风机吹10min；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤6次，然后在50℃下抽真空干燥30min，即得所述多孔载体；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中，研磨剂为温度为5℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为86℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品145℃下恒温干燥15min，然后在520℃下恒温干燥4h，即得催化剂成品。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂3。
实施例4
本发明提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：90重量份粒径为750μm多孔载体、8重量份石墨烯、1.8重量份五氧化二钒、0.15重量份氧化镧、0.28重量份氧化铼、0.15重量份氧化钴和以氧化铁重量计15重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.1ml/g，所述多孔载体由30重量份活性氧化铝、17重量份二氧化钛、38重量份二氧化硅和2.2重量份氧化锌组成；所述铁盐由12重量份硝酸铁、6重量份硫酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为36μm，所述二氧化钛粒径为25μm，所述二氧化硅粒径为65μm，所述氧化锌粒径为3.5μm，所述五氧化二钒粒径为10μm，所述氧化镧粒径为1.2μm，所述氧化铼粒径为0.8μm，所述氧化钴粒径为0.07μm。
本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：90重量份粒径为750μm多孔载体、8重量份石墨烯、1.8重量份五氧化二钒、0.15重量份氧化镧、0.28重量份氧化铼、0.15重量份氧化钴和以氧化铁重量计15重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.1ml/g，所述多孔载体由30重量份活性氧化铝、17重量份二氧化钛、38重量份二氧化硅和2.2重量份氧化锌组成；所述铁盐由12重量份硝酸铁、6重量份硫酸铁和3重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为36μm，所述二氧化钛粒径为25μm，所述二氧化硅粒径为65μm，所述氧化锌粒径为3.5μm，所述五氧化二钒粒径为10μm，所述氧化镧粒径为1.2μm，所述氧化铼粒径为0.8μm，所述氧化钴粒径为0.07μm；所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌湿法研磨混合25min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、二氧化硅研磨混合，研磨时间为40min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在110℃下恒温干燥后煅烧25min，煅烧温度为1200℃，然后将煅烧后的固体研磨成750μm的颗粒，在研磨前用吹风机吹10min；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤6次，然后在40℃下抽真空干燥45min，即得所述多孔载体；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中，研磨剂为温度为5℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为85℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品150℃下恒温干燥18min，然后在525℃下恒温干燥2.5h，即得催化剂成品。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂4。
实施例5
本发明提供一种多功能复合型硫磺回收催化剂，由以下组分组成：84重量份粒径为1000μm多孔载体、13重量份石墨烯、1.4重量份五氧化二钒、0.24重量份氧化镧、0.24重量份氧化铼、0.18重量份氧化钴和以氧化铁重量计12.8重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.2ml/g，所述多孔载体由26重量份活性氧化铝、16重量份二氧化钛、36重量份二氧化硅和2.8重量份氧化锌组成；所述铁盐由12重量份硝酸铁、8重量份硫酸铁和4重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为40μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为80μm，所述氧化锌粒径为4μm，所述五氧化二钒粒径为8μm，所述氧化镧粒径为0.8μm，所述氧化铼粒径为0.2μm，所述氧化钴粒径为0.08μm。
本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：84重量份粒径为1000μm多孔载体、13重量份石墨烯、1.4重量份五氧化二钒、0.24重量份氧化镧、0.24重量份氧化铼、0.18重量份氧化钴和以氧化铁重量计12.8重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.2ml/g，所述多孔载体由26重量份活性氧化铝、16重量份二氧化钛、36重量份二氧化硅和2.8重量份氧化锌组成；所述铁盐由12重量份硝酸铁、8重量份硫酸铁和4重量份硫酸亚铁组成，所述活性氧化铝粒径为40μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为80μm，所述氧化锌粒径为4μm，所述五氧化二钒粒径为8μm，所述氧化镧粒径为0.8μm，所述氧化铼粒径为0.2μm，所述氧化钴粒径为0.08μm；所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将活性氧化铝、二氧化钛、氧化锌湿法研磨混合25min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、二氧化硅研磨混合，研磨时间为30min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在110℃下恒温干燥后煅烧20min，煅烧温度为1100℃，然后将煅烧后的固体研磨成1000μm的颗粒，在研磨前用吹风机吹10min；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤6次，然后在45℃下抽真空干燥50min，即得所述多孔载体；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，然后加入步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成催化剂初品；先将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中，研磨剂为温度为0℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为90℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品145℃下恒温干燥20min，然后在518℃下恒温干燥3h，即得催化剂成品。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂5。
实施例6
本实施例中的脱氧保护型硫磺回收催化剂的制备方法与实施例5中的脱氧保护型硫磺回收催化剂的制备方法相同，本实施例中的脱氧保护型回收催化剂的组成与实施例5中的脱氧保护型硫磺回收催化剂的组成区别在于：所述活性氧化铝粒径为30μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为90μm，所述氧化锌粒径为3μm，所述五氧化二钒粒径为9μm，所述氧化镧粒径为1.2μm，所述氧化铼粒径为0.6μm，所述氧化钴粒径为0.1μm.
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作催化剂6。
对比实施例
本实施例中的多功能复合型硫磺回收催化剂由以下组分组成：84重量份粒径为1000μm多孔载体、13重量份石墨烯、1.4重量份五氧化二钒和以氧化铁重量计12.8重量份的铁盐；所述多孔载体的孔容为1.2ml/g，所述多孔载体由26重量份活性氧化铝、16重量份二氧化钛和36重量份二氧化硅组成，所述活性氧化铝粒径为40μm，所述二氧化钛粒径为15μm，所述二氧化硅粒径为80μm，所述五氧化二钒粒径为8μm。本实施例中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法与实施例5中多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法相同。
本实施例中制备得到的多功能复合型硫磺回收催化剂记作对比催化剂。
多功能复合型硫磺回收催化剂性能评价
1.克劳斯活性及耐硫酸性评价
将实施例1-6和对比实施例制得多功能复合型硫磺回收催化剂分别粉碎成20-40目，然后取5ml装入内径为14mm的不锈钢质反应器内，上部装填相同粒度的石英砂进行混合预热。反应炉采用电加热方式，催化剂层部位近似等温炉体。采用日本岛津GC-14B气相色谱仪在线分析反应器入口及出口气体中的H2S和SO2的含量，采用GDX-301担体分析硫化物，采用5A分子筛分析O2含量，柱温120℃，热导检测器，氢气为载气，柱后流速28mL/min。
以H2S+2SO2→3S+H2O为指标反应，考察催化剂样品的克劳斯活性，入口气体为H2S2％、SO21％、O23000ppm、H2O30％和余量的N2，气体体积空速为2500h-1，反应温度为230℃，根据下式计算催化剂的克劳斯转化率：
其中，M0和M1分别代表入口和出口处H2S、SO2的体积浓度和。
催化剂样品1-6以及对比催化剂的活性评价结果如表1所示，其中的活性数据为48小时连续运行平均值。
表1不同催化剂样品的活性对比
| 催化剂样品 | 催化剂1 | 催化剂2 | 催化剂3 | 催化剂4 | 催化剂5 | 催化剂6 | 对比催化剂 |
| 转化率 | 93 | 90 | 91 | 89 | 95 | 98 | 81 |
根据上述克劳斯反应评价方法，考察500小时克劳斯反应运转实验，结果如表2所示。
表2 500小时不同催化剂样品的克劳斯反应运转实验结果
| 时间，h | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 300 | 340 | 400 | 450 | 500 |
| 催化剂1 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 92 | 93 | 92 | 92 |
| 催化剂2 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 89 | 90 | 90 | 89 | 89 | 88 |
| 催化剂3 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 90 | 90 | 91 | 90 | 90 | 89 |
| 催化剂4 | 89 | 89 | 89 | 89 | 88 | 89 | 89 | 88 | 88 | 87 | 87 |
| 催化剂5 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 94 | 95 | 94 |
| 催化剂6 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 97 | 98 |
| 对比催化剂 | 81 | 81 | 81 | 79 | 79 | 76 | 77 | 75 | 74 | 71 | 69 |
由表1和表2中的数据可以看出，本发明中的多功能复合型硫磺回收催化剂具有较高的克劳斯活性，且500小时的反应运转对本发明中催化剂1-6几乎没有影响，而对比催化剂已经有活性下降趋势，说明本发明中的多功能复合型硫磺回收催化剂具有较强的抗硫酸盐能力，而且催化剂寿命较长。其中，催化剂1、催化剂5和催化剂6相对于催化剂2、催化剂3和催化剂4的克劳斯活性较好，除了组成上的区别之外，在将五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴制成助催化剂混合物过程中采用0℃去离子水作为研磨剂，0℃去离子水以五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴四种粒子为凝结核形成冰粒，有利于五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴之间的研磨分散与混合，从而有利于五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴在所述多孔载体上的分散，从而提高了制得的催化剂的活性。
而且将催化剂1-6与市售LS-971二氧化钛基型硫磺回收催化剂分别进行硫磺回收催化反应实验，催化剂1-6的总硫转化率高达99.8％，而且在总硫转化率为96％时，催化剂1-6用时比市售LS-971二氧化钛基型硫磺回收催化剂用时最多可少近8个小时。
2.对有机硫水解活性评价
以CS2+2H2O→CO2+2H2S为指标反应，考察催化剂的有机硫水解活性，入口气体组成为CS21％、SO21％、O23000ppm、H2030％和余量的N2，气体体积空速为2500h-1，反应温度为280℃、300℃、320℃和340℃，根据下式计算催化剂的CS2水解率：
其中，C0和C1分别为入口以及出口处CS2的体积浓度。
催化剂样品1-6以及对比催化剂的对有机硫的水解活性评价结果如表3所示。
表3不同催化剂样品对有机硫的水解活性对比
| 催化剂样品 | 催化剂1 | 催化剂2 | 催化剂3 | 催化剂4 | 催化剂5 | 催化剂6 | 对比催化剂 |
| 转化率 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
表3中的数据表明本发明中的多功能复合型硫磺回收催化剂对有机硫具有较好的水解活性。
3.脱漏氧活性评价
以FeS2+3O2→FeSO4+SO2为指标反应，考察催化剂的脱漏氧活性，入口气体组成为H2S2％、SO21％、O2、H2030％和余量的N2，O2的浓度分别为20000ppm、25000ppm、35000ppm、50000ppm，气体体积空速为2500h-1，反应温度为230℃，根据下式计算催化剂的脱漏氧率：
其中，Q0和Q1分别为入口以及出口处O2的体积浓度。
催化剂样品1-6以及对比催化剂的脱漏氧活性评价结果如表4所示。
表4不同催化剂样品的脱漏氧活性对比
| 催化剂样品 | 催化剂1 | 催化剂2 | 催化剂3 | 催化剂4 | 催化剂5 | 催化剂6 | 对比催化剂 |
| 脱漏氧率(20000ppm)，％ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 脱漏氧率(25000ppm)，％ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 96 |
| 脱漏氧率(35000ppm)，％ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 83 |
| 脱漏氧率(50000ppm)，％ | 95 | 90 | 87 | 91 | 97 | 100 | 61 |
表4中的数据表明本发明中的多功能复合型硫磺回收催化剂具有良好的脱氧保护功能。
在对催化剂1～6性能进行研究过程中，在将氧化锌组分去除之后，对于COS的水解活性，在COS浓度超过3000ppm之后，去除氧化锌组分的后的多功能复合型硫磺回收催化剂对COS水解活性有明显下降。而在去除氧化镧、氧化铼和氧化钴中的任意一种，制得的多功能复合型硫磺回收催化剂的脱漏氧率在O2浓度超过35000ppm时就出现了明显下降。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种多功能复合型硫磺回收催化剂，其特征在于，由以下组分组成：80-90重量份粒径为600-1000μm多孔载体、6-15重量份石墨烯、1.2-1.8重量份五氧化二钒、0.1-0.3重量份氧化镧、0.2-0.3重量份氧化铼、0.1-0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12-15重量份的铁盐；所述多孔载体由20-30重量份活性氧化铝、15-20重量份二氧化钛、30-40重量份二氧化硅和2-3重量份氧化锌组成；所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的任意两种或三种；所述多孔载体中，所述活性氧化铝粒径为20-40μm，所述二氧化钛粒径为15-30μm，所述二氧化硅粒径为60-90μm，所述氧化锌粒径为2-5μm；所述多孔载体的孔容为0.8-1.2ml/g；所述五氧化二钒粒径为8-10μm，所述氧化镧粒径为0.6-1.5μm，所述氧化铼粒径为0.1-1μm，所述氧化钴粒径为0.05-0.1μm；所述多功能复合型硫磺回收催化剂制备方法如下：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：80-90重量份粒径为600-1000μm多孔载体、6-15重量份石墨烯、1.2-1.8重量份五氧化二钒、0.1-0.3重量份氧化镧、0.2-0.3重量份氧化铼、0.1-0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12-15重量份的铁盐；所述多孔载体由20-30重量份活性氧化铝、15-20重量份二氧化钛、30-40重量份二氧化硅和2-3重量份氧化锌组成；所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的任意两种或三种；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)先将步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中制得催化剂初品；研磨剂为温度为0-5℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为80-90℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品120-150℃下恒温干燥10-20min，然后在500-530℃下恒温干燥2-4h，即得催化剂成品。
2.根据权利要求1所述的多功能复合型硫磺回收催化剂，其特征在于，所述铁盐由10-15重量份硝酸铁、6-10重量份硫酸铁和3-6重量份硫酸亚铁组成。
3.权利要求1或2所述的多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备原料：按照如下重量份准备原料：80-90重量份粒径为600-1000μm多孔载体、6-15重量份石墨烯、1.2-1.8重量份五氧化二钒、0.1-0.3重量份氧化镧、0.2-0.3重量份氧化铼、0.1-0.2重量份氧化钴和以氧化铁重量计12-15重量份的铁盐；所述多孔载体由20-30重量份活性氧化铝、15-20重量份二氧化钛、30-40重量份二氧化硅和2-3重量份氧化锌组成；所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的任意两种或三种；
(2)将步骤(1)中准备好的铁盐用去离子水溶解制成铁盐溶液；
(3)将石墨烯超声分散于去离子水中，然后加入所述多孔载体混合均匀；
(4)先将步骤(1)中称量好的五氧化二钒、氧化镧、氧化铼和氧化钴通过湿法研磨混合制得助催化剂混合物，然后在持续超声作用下向步骤(3)中制得的混合溶液中加入步骤(2)中配制成的铁盐溶液，再将助催化剂混合物加入步骤(3)中制得的混合溶液中制得催化剂初品；研磨剂为温度为0-5℃的去离子水；
(5)将步骤(4)中制得的催化剂初品在超声振荡条件下蒸发浓缩，蒸发温度为80-90℃，制得催化剂中成品；
(6)将步骤(5)制得的催化剂中成品120-150℃下恒温干燥10-20min，然后在500-530℃下恒温干燥2-4h，即得催化剂成品。
4.根据权利要求3所述的多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述多孔载体的制备方法包括如下步骤：
(1.1)将粒径为20-40μm的活性氧化铝、粒径为15-30μm的二氧化钛、粒径为2-5μm的氧化锌湿法研磨混合20-30min，制得氧化金属混合物湿品；
(1.2)将步骤(1.1)制得氧化金属混合物湿品、木质纤维素、干糊精、粒径为60-90μm的二氧化硅研磨混合，研磨时间为30-40min，制得多孔载体初品；
(1.3)将步骤(1.2)中制得的多孔载体初品在100-120℃下恒温干燥后煅烧15-30min，煅烧温度为1000-1200℃，然后将煅烧后的固体研磨成600-1000μm的颗粒；
(1.4)将步骤(1.3)中制得的颗粒用水洗涤4-6次，然后在35-50℃下抽真空干燥30-50min，即得所述多孔载体。
5.根据权利要求4所述的多功能复合型硫磺回收催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1.3)中，在研磨前用吹风机吹5-10min。
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