[发明专利]一种硫化氢选择氧化制硫磺催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硫化氢选择氧化制硫磺催化剂及其制备方法，所述的催化剂以钛硅复合氧化物为载体，氧化铁或/和氧化铬为活性组分，并添加一定量的活性助剂制成。该催化剂不仅具有较高的硫化氢转化活性和生成硫磺的选择性，而且还具有抗硫酸盐化、抗含氧及温度波动的性能，提高了催化剂的稳定性和可操作性，使催化剂具有较长的使用寿命。

技术领域

本发明所涉及的是一种硫化氢选择氧化制硫磺的催化剂及其制备方法，更具体的说涉及一种稳定性更高、适用范围更广、可操作性更强、使用寿命更长的硫化氢选择氧化制硫磺催化剂及其制备方法。

背景技术

石油工业、天然气的提炼、钢铁生产中金属的熔化、煤的液化等过程中常常伴有相当量的硫化物生成，其中主要是H₂S。它是硫化物类污染物的一种形式，也是酸雨形成的污染源之一。

对于高浓度的H₂S尾气处理，工业上普遍采用克劳斯尾气回收法。对于低浓度的H₂S(小于15％)尾气处理，由于克劳斯法受热力学限制，经济上不合算，而且，克劳斯法处理后仍有3％～5％的H₂S没有转化。

直接氧化法硫磺回收工艺的基本反应原理是：H₂S+O₂→S+H₂O+Q，该反应不是平衡反应，理论上转化率可以达到100％，对酸气中H₂S浓度没有下限要求，而且具有装置简单、操作弹性大，投资较少、脱除率高、消耗低、易于控制和操作等优点，特别适用于处理贫酸气。

随着环境保护法律法规的完善，以及国家对环保排放标准要求的提高，直接氧化发硫磺回收工艺引起了业内的高度重视。该法的关键是反应器设计、工艺优化和催化剂的开发，而催化剂的开发在其中起着关键的作用。

目前选择氧化硫磺回收催化剂存在的主要问题是：(1)催化剂的选择性较低，主要是二氧化硫的选择性较高，导致硫磺的回收率较低；(2)催化剂的稳定性较差，主要是使用了易硫酸盐化的原料，虽然初始活性及低温活性较高，但使用寿命较短；(3)抗氧含量波动性较差，只能在O₂/H₂S较窄的范围内操作运行，这增大了操作的难度，或者为了实现催化剂较好的性能，不得不增加投资成本，缩短反馈调节的时间；(4)受温度影响较大：硫化氢选择氧化生成硫磺的反应是强放热反应，特别是用于绝热反应器时，催化剂的性能受温度的影响更明显。

现有技术开发的催化剂在一定程度上能提高催化剂对硫磺的收率，例如专利CN201710652988.3公开了一种硫化氢选择氧化催化剂，载体原料包括偏钛酸、二氧化硅粉和硅酸钙，以氧化铁和氧化钙为活性组分；催化剂具有高活性、受过程气中水蒸气、氧气含影响量不敏感、侧压强度高，H₂S转化率高的特点，硫化氢转化率可达到95％以上，硫磺收率可达90％以上。然而用偏钛酸、二氧化硅粉和硅酸钙作为催化剂的载体，其抗硫酸盐化及抗氧气波动的性能较差，使用寿命较短，H₂S转化率、硫磺选择性仍不能满足需求。

发明内容

本发明提供一种硫化氢选择氧化制硫磺的催化剂及其制备方法。选用该催化剂不仅能够满足工艺设计对硫磺回收的要求，而且具有抗硫酸盐化及抗氧含量波动能力强、适用范围广、催化剂寿命长等显著特点，能够积极推动硫磺回收新工艺的开发及推广，具有良好的经济效益和环境效益。

本发明的关键在于：选用钛硅复合氧化物作为催化剂的载体，与独立的氧化钛、氧化硅相比，所述钛硅复合氧化物中钛原子和硅原子之间形成了化学键，从而提高了催化剂的性能。所述钛硅复合氧化物是用含钛、含硅的盐，经过共沉淀合成，既提高了催化剂的稳定性，使该催化剂有较高的抗硫酸盐化及抗氧气波动的性能，延长了使用寿命；又通过改善催化剂的孔道结构、比表面积、表面酸碱性等，配合不同的助剂及催化剂制备方法，扩展了该催化剂的适用范围。

解决本发明中技术关键的具体技术方案为：