[发明专利]含硫化合物气体处理用催化剂、其制备方法及其用途

说明书

本发明涉及一种新颖的催化剂，特别是用于处理含硫化合物气体的催化剂，以及制备方法。它也涉及到一种处理含硫化合物气体，特别是工业废气的方法，这种方法能够消除硫化合，特别在所说的催化剂和氧的参与下，进行克劳斯反应即可以回收硫。

按照传统的克劳斯方法(本发明并不限于这种方法)，从含氧硫化氢气体中回收硫可分为两步进行。第一步，硫化氢在其数量可调节的空气中燃烧，将部分气体转化为二氧化硫。第二步，所得到的混合气体送入反应器，在催化剂的作用下发生克劳斯反应：

有许多催化剂可用于这类反应，众所周知的是用氧化铝载体催化剂，这在French Patent 1，570，161中曾描述过。也有人提议使用二氧化钛和氧化铝的混合物(US-A-4，141，962)。

对于这种类型的反应，也有人推荐一种催化剂，除氧化铝外还包括氧化钒。

这些催化剂有一个缺点，就是它们相对于氧不稳定。如果被处理的废气包含少量氧，可能就因为，例如，它们的表面被硫化而使这些催化剂迅速钝化，其催化作用被大大减弱。

这类反应也可用其它一些催化剂，例如，含涂于氧化硅上的二氧化钛的催化剂或者是以二氧化钛为载体，再加入碱土金属硫酸盐添加剂的催化剂(US-A-4，485，189)。但这些催化剂在处理含氧气体时活性仍然较低。然而催化剂在有氧时保持较高的活性是非常重要的。因为要处理的工业废气通常都含有少量的氧。

本发明的目标就是提供一种没有以上缺点的催化剂。

因此，本发明的目的之一就是给出一种新颖的催化剂，特别是用于处理含硫化合物气体(如工业废气)的催化剂，这种催化剂在进行克劳斯反应时有较高的活性，并在有氧存在且接触时间较短的克劳斯反应中仍能保持较高的活性。

本发明的另外一个目的是给出制备本发明涉及的催化剂的方法。

本发明的其它目的还有，在进行克劳斯反应时，特别是有氧存在时的反应中用这种催化剂处理含硫化合物的气体，和利用克劳斯反应，特别是有氧存在时的克劳斯反应以处理含硫化合物气体的方法。

本发明的其它特征和优点可见以下说明和所附的非限制性的例子。

按照本发明，催化剂包括载体和被载相，被载相由一种固体溶体形成，这种固溶体具有以下平均组成：

A_4±yV_2±xO₉

其中0≤x≤0．2，0≤y≤0．5，x和y的大小要保证A_4±yV_2±xO₉具有电中性，A是一种金属元素，它能使5价钒保持稳定。

电中性意指元素A和钒的阳离子的正电荷数等于氧的负电荷数。

在本发明的范围内，优选的A这种金属元素可选自钙、镁和锌，并且特别优选镁。

按照本发明，优选的催化剂应基本不含元素A的氧化物，如二氧化镁和五氧化二钒，因为它们的存在会减弱催化剂的活性，特别是在有氧参加的克劳斯反应时。

因此，如果y大于0．5和／或x大于0．2，则出现元素A的游离氧化物，例如，二氧化镁，硫酸盐沉积在催化剂的表面使得催化剂的活性减少，并且／或出现五氧化二钒，它也会降低催化物的作用。

优选方案中，催化剂活性被载相是平均组成为A₄V₂O₉的固溶体，更优选的是Mg₄V₂O₉。

通常，优选的被载相的量(由平均组成为A_4±yV_2±xO₉的固溶体所形成)占催化剂的重量的2％到15％。载体量占85％到98％。

按照本发明，催化剂通常具有的BET比表面积在5m²／g250m²／g之间，催化剂的总的孔体积在0．15cm³／g到0．80cm³／g之间。

按照本发明，在催化剂中包含的载体通常基于至少一种氧化物，特别选自氧化铝，二氧化钛、氧化锆、氧化铈和二氧化硅。所说的载体优选的是基于二氧化钛、氧化锆或二氧化硅。