[发明专利]二氧化铈负载镁铝水滑石材料在H2

说明书

本发明属于硫磺回收技术领域，具体涉及一种二氧化铈负载镁铝水滑石复合氧化物催化材料在H₂S选择氧化过程中的应用。主要用于化工行业酸性气中的H₂S选择氧化回收单质硫。所负载的二氧化铈具有八面体状、棒状、立方体状和块状的不同形貌，为硝酸铈与不同反应物发生化学反应制得，并通过固相法将其负载到镁铝水滑石上。该催化剂使用的材料廉价易得，制备过程简单，易实现工业化，在硫化氢选择氧化反应中表现出较高的选择性和转化率，具有较为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及二氧化铈负载镁铝水滑石复合氧化物催化材料在H₂S选择氧化回收单质硫中的应用，属于硫磺回收技术领域。

背景技术

硫化氢是化工行业常见的工业废气之一，是一种具有毒性和腐蚀性的气体，不论从环境、公共卫生还是经济的角度考虑，硫化氢的减排以及硫资源的回收都至关重要。现在，H₂S的消除和硫磺资源的回收最广泛使用的技术就是Claus工艺。然而，由于热力学的限制，在Claus尾气中仍有3％～5％的硫化氢无法消除。随着我们国家环境保护要求的日益严苛，Claus尾气的后续处理越来越重要。

在Claus尾气处理的技术中，硫化氢选择氧化具有投资成本低，不受热力学平衡限制等优点。硫化氢选择氧化的反应过程为：

H₂S+1/2O₂→1/nS_n+H₂O

但在反应过程中总是不可避免的有副反应的发生，如产物单质硫的氧化，或者硫化氢过度氧化生成二氧化硫，从而降低反应的转化率和选择性。因此，通过对催化剂的调控，制备并筛选具有高转化率和选择性的催化剂至关重要。

水滑石材料是一种层状的阴离子粘土材料，具有高比表面积和酸碱双功能性的特点，是一种理想的催化剂载体，能够促进活性组分的分散，同时其本身也具有催化性能，与其他组分混合后可以在反应中表现出酸碱协同效应和氧化还原协同效应等。二氧化铈是一种具有优异氧化还原性能和高储氧量的催化材料，被广泛应用于污染物的控制。同时，二氧化铈在硫化氢选择氧化反应中也具有良好的催化效果。因此，将二氧化铈通过固相研磨法负载到镁铝水滑石上，使两组分发生协同作用，可得到具有良好的选择性和硫收率的催化剂。

发明内容

本发明的目的是将二氧化铈负载镁铝水滑石复合氧化物材料(CeO₂/Mg₂Al-NO₃-LDO)应用于化工行业H₂S选择氧化回收单质硫过程，提供一种具有高活性、高硫回收率的催化材料。

本发明所述的H₂S选择氧化催化剂，由镁铝水滑石载体和二氧化铈通过无溶剂固相研磨法制成。

其中，镁铝水滑石载体由硝酸镁和硝酸铝通过一步法合成；二氧化铈为硝酸铈与不同反应物通过化学反应制得。

进一步的，所述二氧化铈的形貌为八面体状(CeO₂-O)、棒状(CeO₂-R)、立方体状(CeO₂-C)及块状(CeO₂-B)，占载体质量的1％-20％。

本发明所述的硫化氢选择氧化反应条件：H₂S的浓度为20～50000ppm；空速为1000～30000h^-1；反应温度160～260℃；O₂浓度为H₂S浓度的1/2，氮气作为平衡气。

本发明具有以下有益效果：

1)二氧化铈负载镁铝水滑石催化材料具有双活性组分协同作用，在较宽的温度范围下(160℃～260℃)均可保持较高的选择性和转化率。