[发明专利]用于硫化合物的氧化的催化剂

说明书

本发明涉及在低温下，在硫化合物的氧化中，更具体地在元素硫、H₂S、CS₂、COS和CO的氧化中具有催化活性的物质。

H₂S是来自包括炼油厂和粘胶纤维生产的很多工业的废气中的常见组分。通常，H₂S可能与CS₂、COS和CO一起存在，尤其来自粘胶生产的废气中。减少硫化物的常用方法是通过热焚烧和通过包括下列化学反应的催化氧化来消除。

1)H₂S+1.5O₂→SO₂+H₂O

2)CS₂+1.5O₂→COS+SO₂

3)COS+1.0O₂→SO₂+CO

4)CO+0.5O₂→CO₂

热焚烧是昂贵的，因为它需要添加支持燃料并在高于850℃的温度下焚烧，而现有技术的催化氧化在包含贵金属的物质的存在下，通常伴随在高于280℃的温度下发生的H₂S的氧化，并且在硫的存在下氧化CO甚至需要高达420℃的更高温度。因此，催化氧化可能也需要支持燃烧。

钒基催化剂是熟知的，从例如NO_x的选择性还原(EP 2 179 792)或SO₂至SO₃的氧化(EP 0 419 539)。钒基催化剂还用于反应H₂S+CO＝COS+H₂的工艺；即，通过在290-330℃下将CO还原为COS来从H₂S制备H₂而不改变硫的氧化态。根据US 4,427,576，在380℃的高温下，观察到由铜、钒、二氧化硅和二氧化钛组成的催化剂在800ppm H₂S，100ppm COS和500ppmCS₂的氧化中的催化活性。在其他实验中，在包含铜的催化剂上氧化H₂S时，长期试验证明铜被硫酸盐化成硫酸铜，其具有降低的稳定性。此外，US4,427,576显示了该物质中铜和钒的组合存在相比于仅具有铜的物质降低了转化率。

然而，根据本公开，提供了用于在低至200℃的温度下，在抗硫酸盐形成稳定的催化剂上氧化硫化氢的方法，以及另外在降至320℃的温度下在一氧化碳和羰基化合物的氧化中具有额外活性的所述方法的进一步变型，且其具有降低催化氧化所需的支持燃料的量的效果。

催化活性物质基于多孔载体上的钒和钨；并且此外，在一氧化碳氧化中具有活性的变体中额外包含贵金属。有益地，可在具有多孔载体涂层(washcoat)的单块基材上提供物质。

定义

术语催化活性物质在本文应解释为与气相反应相比，具有降低反应活化能的能力的物质。催化活性物质不应被解释为具有特定物理结构，而相反应解释为具有参与化学反应的能力。

催化活性物质通常由活性成分和多孔载体组成，所述活性成分提供与反应物的化学相互作用，且所述多孔载体的主要功能是在高表面积上并且通常在许多单独团块(individual cluster)中分布活性成分。此外，还可存在结构载体，其主要功能为提供对催化活性物质具有物理稳定性的限定结构。此外，催化活性物质中可存在额外成分，诸如减少活性成分和其他活性成分的晶体结构和/或颗粒的烧结或类似失活的稳定剂。

单块催化活性物质或催化剂单块料是催化剂的特殊物理构型，其中结构基材(与反应气体具有较少或没有接触)被多孔载体覆盖，活性物质沉积在多孔载体上。

当提及非促进型(unpromoted)催化活性物质时，这应被解释为不包含CO氧化的助催化剂(即钯或铂)的物质。

在以％或vol％形式陈述浓度的情况下，这应被解释为体积％(即，气体的摩尔百分比)。

在以ppm陈述浓度的情况下，这应被解释为体积的百万分之一(即，气体的摩尔ppm)。

对于结构催化剂，孔隙vol％对应于空气可进入的相对体积。

在以wt％陈述浓度的情况下，这应被解释为重量/重量％。