[发明专利]天然气有机硫水解催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种天然气有机硫水解催化剂及其制备方法，以氧化铝、氧化钛和白炭黑三组分组合作为载体，以铈和钠作为活性组分。本发明以氧化铝、氧化钛、白炭黑三组分组合作为载体，以钠盐和铈盐作为活性组分，制备的催化剂比表面大于300m²/g、孔容大于0.45ml/g，活性稳定性好，有机硫水解率≥99％，催化剂使用寿命为6年，制备工艺简单，制备过程无二次污染；在环保标准日益提升的当下，使用该催化剂显著提高天然气净化装置有机硫水解率，有利于降低天然气中总硫含量，具有显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于硫磺回收技术领域，具体涉及一种天然气有机硫水解催化剂及其制备方法。

背景技术

天然气作为一种优质、高效、清洁的化石能源，已被广泛的应用于国民生活和生产的各 个领域，在世界一次能源消费结构中的比例已达到25％左右，成为一种重要的能源来源。前 期，我国天然气工艺发展较为缓慢。近年来，根据可持续发展战略和环境保护国策的要求， 我国正在大力发展天然气工业。一些新的高硫大型气田被开发，这就对天然气净化工艺提出 了新的要求。2012年以来，天然气新标准GB17820-2012的颁布实施和天然气净化行业大气 污染物排放标准新标准的制定，将一类天然气中CO₂含量和总硫含量分别从3％和100mg/m³降到2％和60mg/m³。常规天然气净化技术的不适应性越来越凸显。天然气气质升级、尾气排 放递减和气质组成日趋复杂已成为推动天然气净化技术进步的强大动力，也对天然气净化技 术提出了新的挑战。

传统的天然气净化工艺对脱除原料酸性气中的硫化氢，二氧化碳或有机硫具有很强的选 择性，但如何在高流速和高压条件下，使产品气中的总硫含量降低，使产品气达到国家管输 要求，满足国家环保法规要求，就必须考虑有效脱除原料气中的有机硫。

通过使用低温COS水解催化剂，将天然气中所含有机硫(特别是COS)水解脱除的水解 法，成为近年来最具发展潜力的天然气有机硫脱除技术。水解法具有较多的优越性，如反应 温度低、能耗低、不消耗氢源、副反应少等等。该技术与有机硫脱除溶剂相结合，成为目前 满足天然气有机硫气质标准和克劳斯尾气SO₂排放标准的最佳方案之一。目前，我国最大的气 体净化厂中石化中原油田分公司普光气田天然气净化厂就在硫回收装置前部设置有机硫水解 单元，以便降低天然气中有机硫的含量。水解法脱除天然气中有机硫的核心在于水解催化剂。 目前国内外，大型硫回收装置使用的有机硫水解催化剂种类较少，催化剂主要成分一般为氧 化铝，催化剂具有比表面积大、水解效果好的特点，但存在水解活性稍差、催化剂使用寿命 较短的问题。随着环保标准的进一步提高，开发具有良好有机硫水解活性及稳定性的催化剂， 满足大型天然气田硫回收装置的要求是该类催化剂的发展方向。

专利CN1069673公开了一种常温有机硫水解催化剂，是在球形γ-Al₂O₃上负载 2-5％K₂CO₃，该催化剂的不足之处是所处理的原料气COS含量和空速都比较低，分别为 1-5mg/m³和2000h^-1。

专利CN00119385.6介绍了一种羰基硫水解催化剂，其组成为γ-Al₂O₃：83％-97％，K₂O： 2％-15％，BaO：0.1％-2％。该催化剂是采用等体积溶液浸渍法进行制备，其用途是在温度 80-150℃，常压，COS含量小于800mg/m³，空速6000-9000h^-1条件下进行脱硫。该专利发明的 催化剂使用温度较高，一般在80℃以上，不能满足低温使用要求。