一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑及其制備方法。所述的固相催化劑由天然鱗片石墨、高錳酸鉀、硫酸/硝酸混酸和氯化鈷按質量份比1：0.3～1.0：3.0～9.0：0.1～0.8組成；所述硫酸/硝酸混酸中硫酸和硝酸的質量比為0：1～1：0；所述固相催化劑由各原料經混勻制漿、攪拌反應、水洗、干燥、膨脹、壓片制得。本發明所用原料廉價易得，制備過程簡單，操作方便；催化劑的催化效果顯著，可有效用于鎂法脫硫工藝副產物的回收，提高回收率，并降低能耗；催化劑用量少，效率高，不會對脫硫系統產生負面影響，無二次污染，具有推廣價值。
【專利說明】一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煙氣脫硫【技術領域】，特別涉及一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂法脫硫工藝在國外已有較成熟的應用，但在我國處于起步階段，目前主要應用于中小型工業鍋爐的煙氣污染控制。其基本原理是用氧化鎂作為脫硫劑吸收煙氣中的二氧化硫，產生的副產物為亞硫酸鎂和硫酸鎂。該工藝具有可連續運轉、脫硫效率穩定、脫硫效率高(達95%以上)、占地面積小、能耗低、無結垢、可回收硫、避免產生固體廢物等特點，加之我國菱鎂礦含量豐富，近年來在國內發展迅速。
[0003]在鎂法脫硫工藝中，副產物的氧化及回收是該工藝的關鍵步驟。一般通過向漿液中強制鼓入空氣，將難溶的亞硫酸鎂氧化為易溶的硫酸鎂后再蒸發結晶回收。由于硫酸鎂的不飽和程度高，將高濃度亞硫酸鎂高效氧化可大大減少回收過程的能耗，利用亞硫酸鎂氧化催化劑是實現其經濟回收的最有效途徑。
[0004]現有研宄結果表明，過渡金屬離子是亞硫酸鹽氧化過程中最有效的催化劑。但目前催化劑主要是以液相離子態加入亞硫酸鹽氧化反應體系中，致使催化劑無法有效回收，導致運行成本較高，同時催化劑滯留于母液及產品中會引發嚴重的二次污染問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，克服上述現有技術的不足，提供一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑及其制備方法。本發明針對鎂法脫硫工藝體系的特點，開發出一種用于亞硫酸鎂氧化的高效固相催化劑，可在較低催化劑濃度下使氧化速率提高1.5倍以上，具有廣闊的應用前景。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑，由天然鱗片石墨、高錳酸鉀、硫酸/硝酸混酸和氯化鈷按質量份比1:0.3?1.0:3.0?9.0:0.1?0.8組成；所述硫酸/硝酸混酸中硫酸和硝酸的質量比為O:1?1:0。
[0008]一種上述固相催化劑的制備方法，所述固相催化劑由各原料經混勻制漿、攪拌反應、水洗、干燥、膨脹、壓片制得。
[0009]本發明以天然鱗片石墨為主要原料、高錳酸鉀為氧化劑、硫酸和硝酸為酸化劑、氯化鈷為輔助插層劑，將過渡金屬鈷離子負載于膨脹石墨孔隙內部及表面，得到催化性能顯著且易回收的負載型鈷基固相催化劑。
[0010]本發明的固相催化劑在使用時，將固相催化劑投加到鎂法脫硫系統的吸收漿液中，使催化劑在吸收液中的濃度為0.5?5g.L_\進行副產物亞硫酸鎂的催化氧化反應。
[0011]本發明的有益效果:
[0012](I)本發明所用原料廉價易得，制備過程簡單，操作方便。
[0013](2)本發明催化劑的催化效果顯著，可使亞硫酸鎂的氧化速率較無添加劑時提高1.5倍以上，可有效用于鎂法脫硫工藝副產物的回收，提高回收率，并降低能耗。
[0014](3)本發明催化劑不會對脫硫系統產生負面影響，在不改變原有操作條件的基礎上回收脫硫副產物，實現亞硫酸鎂的資源化利用，不會引起二次污染。
[0015](4)本發明的催化劑用量少、效率高，非常適用于中小型鍋爐的鎂法脫硫系統，具有推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1?4和不加催化劑時亞硫酸鎂的反應速率曲線；其中，曲線1 I0, (1分別為實施例1、2、3、4的反應速率曲線，曲線6為不加催化劑時的反應速率曲線。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例和附圖對本發明做進一步說明，但不能理解為對本發明保護范圍的限制。任何熟悉該領域的技術人員根據上述本
【發明內容】
對本發明所做的一些非本質的改進和調整，都應該涵蓋在本發明的保護范圍之內。
[0018]亞硫酸鎂在催化條件下反應速率的測試方法如下:將催化劑加入鎂法脫硫系統的吸收漿液中，具體的反應條件為:吸收漿液體積為20001，反應溫度為451:，亞硫酸鎂初始濃度508 - 邱為7.0，強制鼓入的空氣流量為601 - V1。每間隔一段時間測定反應器內硫酸根的濃度，以單位時間內硫酸根的生成量表示亞硫酸鎂的氧化反應速率，即得亞硫酸鎂在催化條件下的反應速率。
[0019]實施例1
[0020]稱取天然鱗片石墨18、高錳酸鉀0.知、混酸4.0“硫酸和硝酸質量比為2: 1)以及氯化鈷0.混合攪拌均勻，在251:條件下攪拌反應60-1之后經水洗、干燥、膨脹、壓片制成固相催化劑。
[0021]稱取上述催化劑0.3仏加入亞硫酸鎂氧化反應系統中，反應溶液總體積2001111，此時反應器內催化劑質量濃度為1.5^/1，反應速率曲線如圖1所示，催化條件下的反應速率較無催化條件時提高約1.53倍。
[0022]實施例2
[0023]稱取天然鱗片石墨18、高錳酸鉀0.98、混酸8.0“硫酸和硝酸質量比為10: 1)以及氯化鈷0.68混合攪拌均勻，在251:條件下攪拌反應30-1之后經水洗、干燥、膨脹、壓片制成固相催化劑。
[0024]稱取上述催化劑0.3仏加入亞硫酸鎂氧化反應系統中，反應溶液總體積2001111，此時反應器內催化劑質量濃度為1.5^/1，反應速率曲線如圖1所示，催化條件下的反應速率較無催化條件時提高約1.73倍。
[0025]實施例3
[0026]稱取天然鱗片石墨18、高錳酸鉀0.78、混酸8.0“硫酸和硝酸質量比為2: 1)以及氯化鈷0.混合攪拌均勻，在251:條件下攪拌反應60-1之后經水洗、干燥、膨脹、壓片制成固相催化劑。
[0027]稱取上述催化劑0.3仏加入亞硫酸鎂氧化反應系統中，反應溶液總體積2001111，此時反應器內催化劑質量濃度為1.5g/L，反應速率曲線如圖1所示，催化條件下的反應速率較無催化條件時提高約1.79倍。
[0028]實施例4
[0029]稱取天然鱗片石墨lg、高錳酸鉀0.7g、混酸6.0g(硫酸和硝酸質量比為1:0)以及氯化鈷0.4g混合攪拌均勻，在25°C條件下攪拌反應40min，之后經水洗、干燥、膨脹、壓片制成固相催化劑。
[0030]稱取上述催化劑0.3g，加入亞硫酸鎂氧化反應系統中，反應溶液總體積200ml，此時反應器內催化劑質量濃度為1.5g/L，反應速率曲線如圖1所示，催化條件下的反應速率較無催化條件時提高約1.94倍。
【權利要求】
1.一種用于鎂法脫硫副產物回收的固相催化劑，其特征在于，由天然鱗片石墨、高錳酸鉀、硫酸/硝酸混酸和氯化鈷按質量份比1:0.3?1.0:3.0?9.0:0.1?0.8組成；所述硫酸/硝酸混酸中硫酸和硝酸的質量比為O:1?1:0。
2.權利要求1所述的一種固相催化劑的制備方法，其特征在于，所述固相催化劑由各原料經混勻制漿、攪拌反應、水洗、干燥、膨脹、壓片制得。
【文檔編號】B01J23/75GK104492440SQ201510014046
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月12日 優先權日:2015年1月12日
【發明者】汪黎東, 許佩瑤, 尹子珺 申請人:華北電力大學（保定）