[发明专利]硫化氢选择氧化制硫催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硫磺回收技术领域，涉及一种硫化氢选择氧化为单质硫的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着环保标准日益严格，国家在十二五规划中对大气污染物的排放浓度要求更加严格，这将给选择氧化技术的开发带来新的机遇和挑战。常规的Claus+胺液吸收工艺作为硫磺回收的主要工艺之一，将不能满足新的排放标准，必须对胺液吸收后净化气中低浓度H₂S做进一步处理。另外，国内众多小规模炼油厂、焦化厂、化肥厂，副产的H₂S含量低，建设的硫磺回收装置规模不大，一般不设尾气处理单元，而采用超级克劳斯工艺。超级克劳斯工艺简单，装置建设及操作费用低，对于低浓度酸性气是最佳的处理方式，而超级克劳斯工艺的核心就是硫化氢选择氧化制硫催化剂。

硫化氢选择氧化技术是指在催化剂的作用下，硫化氢直接被空气中氧气氧化为单质硫，而不发生或少发生其它副反应。硫化氢在氧气存在的条件下，主要发生以下几种反应：

2H₂S＋O₂→2S＋2H₂O       (1)

2H₂S＋3O₂→2SO₂＋2H₂O    (2)

S+O₂→SO₂                (3)

在选择氧化过程中，反应（1）是主反应，反应（2）和（3）是副反应。因此，应尽量避免反应（2）和（3）的发生，最大限度的追求反应（1）的进行，这就对硫化氢选择氧化催化剂提出了特殊要求。首先，催化剂对硫应具有极高的选择性，不显示或者不具备克劳斯活性，对水、过量氧均不敏感从而不会促使气态硫与水汽发生克劳斯逆反应或者单质硫的进一步氧化反应，这就要求催化剂的载体要具有良好的化学惰性。其次，该催化剂对孔结构也有要求，在较高比表面积的情况下小孔太多，硫会在这些孔内滞留时间过长，就有被继续氧化为SO₂的危险，而比表面积过低则孔径太大，活性组分的负载量较低，故制备的催化剂应具备以上特征。

目前，国内外开发的硫化氢选择氧化催化剂品种少，对硫化氢直接氧化成单质硫的选择性不高，且受水汽、过量氧等因素影响较多。

US4818740公开一种选择氧化含硫化合物特别是硫化氢成为元素硫的催化剂，该催化剂以α氧化铝为载体，铁和铬的氧化物为活性组分，此专利制备的催化剂具有较高的转化率和选择性。但工业应用实际结果表明，催化剂实际转化率为95%左右，选择性不到80%。由于选择性较差，只能处理硫化氢含量较低的气体。

CN97181719.7公开一种在低温下直接氧化硫化合物为硫及／或硫酸盐的催化剂的应用，所述催化剂包括一种含钼的活性相及一种基于二氧化钛，二氧化锆、二氧化硅、二氧化硅－氧化铝或氧化铝的载体，所述二氧化硅、二氧化硅－氧化铝及氧化铝具有比表面积至少20m²/g，总孔容积至少0.3cm³/g。由于该催化剂过于追求高选择性，反应温度低于硫的露点温度，造成硫磺的流动性较差，不利于反应的长期平稳运行。

CN200810157750.4公开一种选择性氧化硫化氢成为元素硫的催化剂及工艺。该催化剂包括载体和活性组分，活性组分采用三氧化二铁和/或三氧化二铬，载体为二氧化钛和三氧化二铝的混合氧化物，载体中二氧化钛含量为60%～95%。该催化剂用于含硫化氢混合气体的选择氧化硫化氢为元素硫的反应。反应条件为：温度160～280℃，压力0.02～10.0MPa，气体空速为400～2000h^-1，H₂S≤3.0%(V)，O₂/H₂S(摩尔比)＝0.6～3.0。由于该催化剂使用二氧化钛载体，抗水蒸汽性能差，只能用于处理无水或低水含量（小于5%）的气体。

现有的硫化氢选择氧化催化剂存在选择性不高、催化剂活性受水蒸汽、过量氧影响较大等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种硫化氢选择氧化制硫催化剂，具有选择性高、活性高、抗水、抗过量氧的能力强、硫回收率高等优点，本发明还提供其制备方法，简单易操作。

本发明所述的硫化氢选择氧化制硫催化剂，由载体和活性浸渍液制成；

其中，载体由二氧化硅、β-碳化硅和改性剂组成；活性浸渍液由活性组分、活性助剂和分散剂组成，活性组分为氧化铁，活性助剂为IIB族元素的氧化物。