[发明专利]高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途

说明书

本发明公开了高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途，制备方法包括采用九水硝酸铝与尿素经过加热，过滤、洗涤、干燥，煅烧得到氧化铝粉末；将氧化铝粉末浸渍于相应活性组分的可溶性盐溶液中，老化处理，干燥，煅烧，得到催化剂。制备过程简单，制备条件温和，得到的负载型Al₂O₃材料价格低廉；可用于高含硫天然气直接转化反应，在甲烷中硫化氢0.1％～15％的条件下稳定高效产氢气与二硫化碳，硫化氢转化率达80％以上，催化效果优异稳定，具有广阔的商业前景。

技术领域

本发明涉及化工催化技术领域，具体涉及一种用于高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途。

背景技术

世界范围内能源需求的增加以及优质化石能源的日渐枯竭迫使人们将目光投向储量丰富的高含硫酸性原料的开发利用。中东地区拥有世界已探明石油储量的64％，而这些原油大多为含硫量高的“酸性油”(硫含量超过2％质量分数)。目前已探明的天然气世界储量中H₂S含量1％～15％，CO₂含量0～15％的酸性天然气占30％以上，H₂S及CO₂含量高于15％的酸性气体占4％以上。我国含硫气田含硫(2％～4％)气产量更是占全国气产量的60％以上，普光、元坝气田为典型的高含硫气田，H₂S含量最高可达17％。

这些酸性原料在加工利用过程中会产生大量酸性气体(H₂S和CO₂)，对环境及人体健康危害极大，并且整个工艺过程能耗高，成本大。目前工业上主要采用溶剂法分离出H₂S和CO₂，再利用克劳斯硫回收法处理H₂S，将H₂S转化为低值的硫磺和水。酸性气体中伴生杂质(CO₂、烃类)的存在常导致克劳斯硫回收过程的技术问题。此外，上述酸性气体的治理过程忽略了CO₂的治理，导致CO₂的大量排放。

因此，开发一种针对不同井口气酸气浓度，实现高含硫天然气直接利用的材料，提高催化剂的工业化潜力很有必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于高含硫天然气直接利用的材料及其规模化制备方法与用途，解决现有的用于处理井口气中硫化氢的工艺成本高，反应能耗高，污染环境的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明的第一个目的在于提供一种用于高含硫天然气直接利用的材料及其规模化制备方法，包括：

(1)采用硝酸铝与尿素制备得到水合氧化铝；

(2)将水合氧化铝煅烧得到氧化铝粉末；

(3)将氧化铝粉末浸渍于过渡金属元素的可溶性盐溶液(硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、钼酸铵、偏钨酸铵)中，老化处理，干燥，煅烧，得到催化剂。

可选地，所述制备氧化铝的过程包括：将溶解有尿素的溶液B滴入溶解有九水硝酸铝的溶液A中，恒温搅拌形成均匀溶液，加热，过滤，干燥，煅烧得到白色氧化铝粉末。

可选地，将九水硝酸铝与水按照(1.5～30)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液A；

将尿素与水按照(1.2～24)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液B；

所述溶液B与溶液A的体积比为1：1。

可选地，所述溶液B向溶液A中的滴加速率为600mL/min；

恒温搅拌的温度为25℃，搅拌速率为250r/min。

可选地，步骤(2)中所属制备氧化铝粉末地过程包括：