[发明专利]耐硫酸盐化的三氧化铝硫磺回收催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐硫酸盐化的三氧化铝硫磺回收催化剂及其制备方法，特别是一种具有高克劳斯反应活性和长寿命的硫磺回收催化剂及其制备方法。

背景技术

硫磺回收催化剂主要是在化石燃料加工过程中使产生的H₂S转变为无毒安全的元素硫。在石油、天然气和煤焦化的加工过程中产生大量H₂S气体，为了保护环境和回收硫元素，工业上普遍采用克劳斯过程处理含H₂S的酸性气保护大气环境，其主要工艺包括：酸性气中H₂S在燃烧炉中部分氧化生成SO₂，SO₂与剩余H₂S反应生成元素硫；未发生反应的H₂S和SO₂进入后续克劳斯反应器继续反应，燃烧炉中的主要反应方程如下：

H₂S+2/3O₂＝SO₂+H₂O (1)

H₂S+SO₂＝3/xSx+2H₂O(2)

除了发生反应(1)(2)外，在燃烧炉和后续的克劳斯反应器内SO₂还可能氧化为SO₃，而传统克劳斯催化剂为活性三氧化二铝，在装置长时间运行过程中，在酸性气氛和水热条件下，三氧化二铝逐渐被SO₃毒化或SO₂的不可逆吸附(硫酸盐化)和烧结而失活，影响了装置长、安、稳的运行。目前为解决此问题多采用在克劳斯催化剂上方装填铁基脱漏氧保护剂或直接使用钛基耐硫酸盐化催化剂。铁基脱漏氧保护剂能够防止SO₃的生成，但对SO₂的不可逆吸附效果甚微。钛基催化剂不仅成本高，而且机械强度低，磨耗高，使操作难度增加。

为了提高三氧化二铝催化剂的活性和寿命，就需要从抗硫酸盐毒化和抗水热烧结两方面入手。传统铁基脱漏氧保护剂通过催化O₂对H₂S的选择性氧化反应生成硫磺，使燃烧炉中未反应的O₂(漏氧)脱除，进而有效抑制克劳斯反应器中SO₂+O₂生成SO₃的反应，从而达到抗硫酸盐化的目的。但在克劳斯反应器中“漏氧”的浓度通常低于1％，使得脱“漏氧”反应效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种耐硫酸盐化的三氧化铝硫磺回收催化剂的制备方法。

发明概述

本发明通过金属氧化物的复合，有效改善氧化还原反应进程，进而提高催化效率。即：通过将Mn或Cu和Fe的氧化物耦合形成复合金属氧化物，达到提高脱“漏氧”催化效率。本发明针对Al₂O₃基硫磺回收催化剂对SO₂的不可逆吸附以及水热烧结过程中易聚集的缺陷，通过加入石墨烯来改性Al₂O₃，从而降低SO₂的吸附强度并减小Al₂O₃颗粒的聚集；同时可有效增大催化剂比表面积，提高催化剂的使用寿命。

发明详述

本发明的技术方案如下：

一种耐硫酸盐化的三氧化铝硫磺回收催化剂，该催化剂由活性三氧化铝、石墨烯、Fe₂O₃和R的氧化物组成，按重量百分比计：活性氧化铝含量75％～90％，石墨烯含量为1％～10％，Fe₂O₃含量为1％～8％，R的氧化物含量为0.5％-7％，所述的R的氧化物为MnO₂或CuO。

根据本发明，优选的，所述的催化剂的组成按重量百分比计：活性氧化铝含量80％～85％，石墨烯含量为3％～8％，Fe₂O₃含量为2％～6％，R的氧化物含量为1％-6％。

根据本发明，优选的，所述的催化剂的比表面积为230-350m²/g，平均压碎强度为270-310N/cm。

根据本发明，上述催化剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将石墨烯超声分散在水中，加入拟薄水铝石混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的物料，加入MnO₂或CuO，捏合均匀，烘干；