[发明专利]选择性催化氧化硫化氢催化剂、尾气焚烧催化剂及深度催化氧化硫化氢为硫磺的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性催化氧化硫化氢催化剂、尾气焚烧催化剂及深度催化氧化硫化氢为硫磺的工艺，属于催化剂及应用领域。

背景技术

目前酸性气硫回收根据其含H₂S浓度不同主要采用改良克劳斯工艺(H₂S≥30％)和直接氧化工艺(≤20％)。

改良克劳斯工艺：采用酸性气燃烧炉(1200～1300℃)--二段或三段克劳斯催化转化(200～300℃)--克劳斯尾气处理系统(还原吸收法)--尾气焚烧炉(750～1300℃)。其优点是技术成熟，处理能力强，总硫收率95～97％，但是尾气处理系统的投资及运行成本都很高，据了解50000吨硫磺/年的还原吸收法硫磺回收装置全部投资1.4亿以上，尾气处理系统近8000万，而且尾气焚烧炉燃气消耗1.2亿/年以上，而吨硫磺成本为1500元、硫磺市场价600～1000元；在低硫(H₂S≤20％)，采用直接氧化工艺，具体流程：林德公司的CLINSULF-DO，酸性气与含氧气体混合预热--内冷管式反应器(上部绝热段下部等温段)-冷凝分离-尾气焚烧炉，采用法国普朗特公司的CRS-31催化剂，特点是流程短，操作易，催化剂寿命长，硫收率≤90％，选择性差，系统尾气同时含有H₂S、SO₂，现已停止转让；如Selextox法，采用四段反应器，具体流程：含氧混合酸性气预热--催化氧化段--两段克劳斯--催化焚烧段--烟囱放空，采用selection催化剂，总硫收率≤90％。当酸性气H₂S≥5％时，采用循环法，尾气循环返回至氧化段；荷兰荷丰的Super/Euro-claus，是与常规克劳斯硫回收工艺配套的克劳斯尾气处理工艺，具体流程：二段克劳斯尾气--加氢转化---Super/Euroclaus--冷凝分离--尾气焚烧，催化氧化段硫收率≤85％。上述氧化工艺尾气均超标(总硫≥960mg/m3，1996标准)。

本发明人在发明专利200810157750介绍了处理含低浓度硫化氢(H₂S≤3.0％)酸性气的选择氧化工艺及催化剂，在其提供的所有实施例中，H₂S≤2％，采用绝热反应器，出口均有H₂S和SO₂。H₂S：20～60mg/m³，SO₂：100～200mg/m³。虽然总硫降低，但其中H₂S远超环保排放标准(H₂S≤5mg/m³)，必须再处理，其次，在较高浓度硫化氢条件下，其活性和硫收率并不理想。上述催化氧化催化剂的共同特点在于，采用绝热反应器，结构简单，转化率高，但应用范围窄，只能处理低浓度酸性气(非循环、H₂S≤3％)，硫收率≯90％；其次，催化剂选择性差，出口尾气同时含有H₂S和SO₂，必须对尾气再处理。一般说来，尾气处理分热焚烧和催化焚烧两种方法，热焚烧法是利用焚烧炉尾气中配入燃气，在700～800℃高温条件下，将尾气中的H₂S转化成低毒性的SO₂，无硫回收效果；而催化焚烧(我国尚未有应用)是采用尾气焚烧催化剂在300～400℃完成H₂S的转化。其硫收率均≤30％，大量含硫气体排放到大气，既污染环境，又浪费了硫资源。我国目前均采用的热焚烧方法，燃气消耗大，据采用还原吸收法的某80000硫磺/年硫回收装置数据，每年仅燃气消耗一项高达2200吨，费用过亿。目前，世界各国对环保的要求日益提高，我国2014年出台的《大气污染物排放标准》，总硫(SO₂)排放指标从原来的960mg/m3降至400mg/m3以下，因此，开发取代克劳斯工艺的新硫回收技术迫在眉睫，关键在于开发具有高效硫收率的选择氧化催化剂和同时具有高转化率和高硫收率的尾气焚烧催化剂，不仅节能减排，净化环境，而且最大幅度将污染物资源化，获得可观的利润、促进环保产业良性循环。

在H₂S的氧化反应中，有两种不同的反应：

H₂S+1/2O₂---S+H₂O ΔH(273K)＝-222KJ/mol (1)