[发明专利]用高选择性催化程序将气体中低浓度硫化氢直接氧化成硫的方法和实施该方法和催化剂

说明书

本发明涉及将气体中的低浓度硫化氢用高选择性催化程序直接氧化成硫的方法。也涉及实施该方法的催化剂。

为回收各种来源的气体中低浓度H₂S，即浓度低于15(V)％、特别是0.01-5(V)％之间的浓度，可以按照反应式

             而利用包括将H₂S直接催化氧化成硫的方法。

在此类方法中，被处理的含H₂S的气体与适量的含游离氧的气体(例如氧、空气或富氧空气)混合，通入使与将H₂S氧化成硫的催化剂接触。接触的温度约在高于硫形成的露点温度(此时氧化是在气相中发生)或在低于硫形成的露点温度(此时所说的硫沉积在催化剂上，需要在一定时间间隔内用200-500℃间温度的非氧化性气体进行冲洗以再生载硫的催化剂)。

特别是在气相直接将H₂S氧化成硫，即可在温度高于约200℃与由氧化钛构成的催化剂(EP-A-0078690)接触，与含碱土金属硫酸盐的氧化钛组成的催化剂(WO-A-8302068)接触，与含氧化镍和优选的氧化铝的氧化钛组成的催化剂(EP-A-0140045)，与氧化钛、氧化锆或二氧化硅型的氧化物与选自过渡金属Fe、Cu、Zn、Cd、Cr、Mo、W、Co、Ni和Bi并优选Fe的一个或多个化合物，还可以与选用Pd、Pe、Ir和Rh并优选Pa的一个或多个贵金属化合物结合使用组成的催化剂(FR-A-2511663)接触，或者用热稳定的氧化铝与一个或多个上述的过渡金属的化合物(优选Fe)，还可与选自Pd、Pe、Ir和Rh的一个或多个贵金属化合物结合使用(FR-A-2540092)组成的催化剂接触。

使形成的硫沉积在催化剂上的温度下直接将H₂S氧化成硫可在与催化剂接触下进行，该催化剂例如可由一个或多个选自Fe、Cu、Zn、Cr、Mn、W、V、Co、Ni、Ag和Mn的过渡金属的盐、氧化物或硫化物与活性氧化铝、铝土矿、二氧化硅/氧化铝或沸石型的载体结合组成(FR-A-2277877)。

本发明的主题是用催化程序将气体中低浓度H₂S直接氧化成硫的方法，该方法确保H₂S的转化和硫的选择是随时间经久保持在一高值。这使所说的气体经燃烧排放入大气前作为含H₂S浓度达1(V)％的气体的最后处理工段是一个特别有利的方法。

本发明的用催化程序将气体中低浓度H₂S直接氧化成硫的方法，是将所说的含H₂S的气体与一含游离氧的气体一起通入与一催化剂接触以将H₂S氧化成硫，所用的氧应能提供O₂∶H₂S的摩尔比为0.5-3的范围，优选0.5-1.5的范围，接触温度低于200℃，其特征是氧化H₂S成硫的催化剂由活性碳载体组成，其中掺入选自V、Mo、W、Ni和Co的一个或多个过渡金属的氧化物、盐或硫化物的催化相，催化相的量(以过渡金属重量表示)为焙烧的催化剂重的0.1-15％，优选0.2-7％，特别是0.5-5％。

氧化催化剂的制备可以利用各种已知方法将一个或多个金属化合物掺入形成催化剂载体的粉碎的固体中，特别是它可以用一种选自一种或多种过渡金属V、Mo、W、Ni和Co的盐的所要求的金属化合物于一种溶剂(如水)中的溶液或溶胶浸渍选择的载体(以粉、片、颗粒、挤出物或其化聚集的形式)，然后干燥浸渍的载体并于250-500℃的温度范围烧结干燥的产品。操作最好是在惰性气氛中进行。

掺入载体中过渡金属V、Mo、Ni、和Co的化合物的总量的选择应使烧结后的氧化催化剂有0.1-15％，优选0.2-7％，特别是0.5-5％的过渡金属总含量。

用来将气体中H₂S氧化成为硫的含游离氧的气体一般是空气，虽然也可以采用纯氧、富氧空气或氧和除氮外的惰性气体的各种比例的混合物。

含游离氧的气体和欲处理的含H₂S的气体可以分别与氧化催化剂接触。但在与催化剂接触时为得到非常均匀的气体反应混合物，最好首先将含H₂S的欲处理的气体与含游离氧的气体混合，再将得到的混合物与氧化催化剂接触。