[发明专利]将硫化物催化氧化成硫酸盐的方法

说明书

本发明涉及一种将硫化物(S^2-)催化氧化成硫酸盐(SO₄^2-)的方法，特别 是将碱金属硫化物和碱土金属硫化物以及过渡金属硫化物和硫化铵催 化氧化成相应硫酸盐的方法。

将硫化钠(Na₂S)催化氧化成硫酸钠(Na₂SO₄)提出了与工业技术有关 的问题。在许多大工业所用的化学方法中产生水溶液形式的Na₂S，例如 在制备硫酸钡(BaSO₄)中即如此。该溶液呈强碱性并可部分用于例如皮革 工业中的动物皮的脱毛，但该工业产生量高于其它工业需求。该产生的 Na₂S溶液的常见处置方法在于掺入硫酸(H₂SO₄)，这时形成硫化氢气体 (H₂S)和硫酸钠溶液。该硫化氢气体用氧转化成二氧化硫(SO₂)，并接着 再加工成硫酸(H₂SO₄)。但在硫化氢与硫酸反应时也产生元素硫，该元素 硫任选地会混入装置中并由此引发问题。此外，由于硫化氢的高毒性不 得不采取特别的安全安全措施；因此该装置在德国要遵守事故管理条例 ()。

现有技术中已知一系列用于氧化硫化物的建议。

如US-A-4855123公开了在使用非浸渍的碳催化剂条件下将硫化钠 氧化成多硫化物和硫代硫酸钠。但未示出将硫化钠氧化成硫酸钠的方 法。

US-A-5207927和US-A-5470486公开了在使用以金属酞菁化合物浸 渍的碳催化剂条件下将硫化钠选择性氧化成硫酸钠。这时要使用超化学 计量量的氧。该方法的缺点除高的需氧量之外还需价格昂贵的催化剂， 因为该浸渍易于渗析，因此该催化剂仅有小的稳定性。

US-A-5338463公开了涂有不溶性的铜化合物的碳催化剂用于将硫化 物氧化成硫酸盐的用途。这种经涂覆的催化剂也是昂贵的、易于渗析并 因此具有小的稳定性。

US-A-6017501公开了一种借助于在三相固定床喷淋式反应器中的碳 催化剂将气态H₂S氧化成硫酸盐的方法。H₂S在水中的溶解度最大为0.1 mol/L，由于溶解的H₂S的小的离解度(仅10^-13mol/L)作为溶解的硫化 物存在。与此不同的是，在工业制备硫酸钡时在水溶液中形成的Na₂S 在氧化前以至多3mol/L的浓度存在，该盐是完全离解的。US-A-6017501 未公开将其中硫化物在水溶液中以溶解的盐阴离子形式存在的硫化物 氧化成硫酸盐的方法。

Bal’zhinmaev等人在“Proceedings of 12^th international Congress on Catalysis，Spain(2000)”中公开了一种在使用碳催化剂SIBUNIT条件下 将硫化钠(Na₂S)氧化成硫酸钠(Na₂SO₄)的原理性方法。该催化剂筛选试 验在间歇运行的压力反应器(反应器体积为200ml)中进行；为研究传质 过程和传热过程曾利用由聚四氟乙烯制成的通流反应器(反应器体积为 15ml)。该设备不适用于在工业规模实施将硫化物(S^2-)催化氧化成硫酸 盐(SO₄^2-)，因为其转化率和选择性不够，此外还因为由于未反应的氧的 损失该方法是昂贵的。

本发明的目的是克服现有技术的缺点和提供一种方法，借助该方法 可用尽可能简单的和成本有利的方式将在水溶液中以盐的阴离子形式 存在的硫化物氧化成硫酸盐。另外的目的在于该方法呈连续的反应过程 进行、使用未浸渍的催化剂、确保在高选择性下几乎完全将硫化物转化 成硫酸盐和/或避免未反应的氧的损失。

令人意外的是，本发明通过主权利要求的特征部分解决了此问题。 优选实施方案列于从属权利要求中。