[发明专利]用于选择性氧化硫化合物的催化剂

说明书

发明领域

本发明涉及用于将硫化合物选择性氧化成元素硫和/或SO₂的催化剂，其包括负载于担体材料上的催化活性材料；用于制备所述催化剂的方法，以及该催化剂在硫化合物至元素硫的选择性氧化方法中和硫化合物至SO₂的催化焚烧方法中的用途。

发明背景

将硫化氢转化为无害的元素硫的较著名的方法之一是通常所说的克劳斯法。在该方法中，首先燃烧约三分之一的供给的H₂S，由此形成SO₂。由于燃烧条件，气流的大部分有机污染物也会燃烧。剩余的H₂S与形成的SO₂反应，根据以下反应，先是进行热反应并稍后在催化剂的存在下形成水和元素硫：

然而，在克劳斯法中，H₂S不会定量地转变成元素硫，主要是因为克劳斯反应的平衡性：

已知需要减少来自硫回收装置的硫化合物向大气中的排放。为此，已开发了硫回收方法的尾气的多种处理方法。这些方法主要包括三种：将硫化合物氢化并用胺吸收硫化氢(H₂S)、液相克劳斯法以及将硫化合物选择性氧化成元素硫的方法。

硫化合物至元素硫的选择性氧化方法根据以下反应进行

在残余含量的H₂O和SO₂的存在下。

硫化合物至SO₂的催化焚烧也是已知的，特别是在克劳斯法的尾气中剩余的H₂S的催化焚烧。在克劳斯法的尾气的催化焚烧中发生的四种主要反应为：

在超级克劳斯法中，根据Comprimo B.V.EP242006的专利，H₂S在固体催化剂上通过氧化从克劳斯过程气体中分离以获得硫蒸气。通常使用的市售催化剂包含作为活性相的铁氧化物。催化剂对H₂S的直接氧化是高度选择性的，并使80％以上转化为元素硫。几乎没有SO₂形成，即使在过量空气的存在下，由于催化剂对水的低敏感性，仅发生轻微的反向克劳斯反应，同样地，没有CO和H₂的氧化，也没有COS和CS₂的形成。

另一方面，已描述催化剂用于进行尾气的催化焚烧或在硫化合物通过堆栈(stack)排出之前进行硫化合物成为SO₂的残余转化。这些催化剂基于钒氧化物或者具有负载于氧化铝上的硫酸盐形式的3％Bi和1％Cu含量。

在文章DAVYDOV,A.等人，Metal oxides in hydrogen sulfide oxidation by oxygen and sulphur dioxide I.The comparison study of the catalytic activity.Mechanism of the interactions between H₂S and SO₂on some oxides，Applied Catalysis A：General.2003,vol.244,no.1,p.93-100中，研究了克劳斯反应中及H₂S氧化中的各种金属氧化物的催化活性。研究的催化剂不包含负载的金属氧化物。