[发明专利]一种多功能硫磺回收催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种多功能硫磺回收催化剂及其制备方法，用活性氧化铝作为催化剂载体，MCM‑41分子筛作为载体助剂，添加氧化钙和氧化钠作为改性助剂，添加氧化铁和氧化铈作为活性组分。以催化剂重量计，MCM‑41为5～15wt％、CaO为1.0～2.0wt％、Na₂O为0.05～0.3wt％、Fe₂O₃为2.0～6.0wt％、CeO₂为0.5～2.0wt％。采用本发明制备的催化剂同时兼备较高的克劳斯活性、有机硫水解活性和脱“漏O₂”活性。该催化剂可用于石油炼制、煤化工及天然气净化行业的硫回收装置，可装填于反应器上部，也可全床层使用，提高装置的克劳斯转化率和水解转化率，从而提升整个硫磺装置的单程硫回收率。

技术领域

本发明属于硫磺回收技术领域，涉及一种多功能硫磺回收催化剂及其制备方法。该催化剂可用于石油炼制、煤化工及天然气净化行业的硫回收装置。

背景技术

20世纪30～70年代，硫磺回收装置的催化剂是铝矾土，硫磺回收率只有80％～85％左右，未转化的各种硫化物经灼烧后都以二氧化硫的形式排入大气，对环境污染比较严重，但由于天然铝矾土价格低廉，且具有较好的活性，在很长时期内能够满足工业装置对硫磺回收率的要求，故得到广泛应用。天然铝矾土催化剂的缺陷很明显，主要表现在强度差，使用过程中粉碎严重，活性差，对某些硫化物特别是有机硫化物催化效果差。

20世纪60年代以来，由于环境污染问题日益严重，世界上一些主要的工业化国家都相继研制和发展人工合成活性氧化铝催化剂，逐步取代了铝矾土催化剂。至80年代初，国外的硫磺回收装置上活性氧化铝催化剂几乎全部取代了天然铝矾土催化剂。我国20世纪70年代中期开始研制活性氧化铝硫磺回收催化剂，80年代开始，我国硫磺回收装置逐步应用活性Al₂O₃硫磺回收催化剂。

在相同的工况下，采用活性氧化铝催化剂取代天然铝矾土催化剂，总硫转化率有了大幅度的提高，但是活性氧化铝催化剂也存在一定的局限性，主要表现在：

容易发生硫酸盐化而导致活性下降；

对有机硫化物(尤其是COS)的转化活性欠佳；

和天然铝矾土相比，床层阻力增大。

活性氧化铝基硫回收催化剂在原料气中存在的微量O₂的工况下易发生硫酸盐化，发现硫酸盐化成因来自于三条途径：(1)Al₂O₃与SO₃直接反应成为硫酸铝；(2)SO₂和O₂在Al₂O₃上催化反应，随后生成硫酸铝；(3)SO₂在Al₂O₃表面不可逆化学吸附成为类似硫酸盐的构造。为避免催化剂发生硫酸盐化，这就要求通过改善催化剂配方使得催化剂具有脱“漏O₂”性能。

针对上述问题，研制了一系列加有添加剂的活性氧化铝催化剂，用作添加剂的主要有钛、铁、硅的氧化物，它们在活性氧化铝催化剂中的含量在1％～8％之间。

催化剂中活性组分金属盐类与气流中的H₂S反应生成硫化物，当气流中存在“漏O₂”时，硫化物被氧化成为硫酸盐，硫酸盐又被H₂S还原为硫化物，如此反复循环，致使Claus过程气中残存的微量氧可减少到几十ppm，从而避免和减少了Al₂O₃催化剂的硫酸盐化中毒。