[发明专利]将气体中低浓度硫化氢催化氧化成硫的方法

说明书

本发明涉及将气体中的低浓度硫化氢用催化程序直接氧化成硫的方法。也涉及用于该方法的催化剂。

为回收各种来源的气体中低浓度H₂S，即浓度低于20(V)％、特别是0.001～20％、更特别地0.001～10％(V)％之间的浓度，可以按照反应式

               而利用包括将H₂S直接催化氧化成硫的方法。

在此类方法中，被处理的含H₂S的气体与适量的含游离氧的气体(例如氧、空气或富氧空气)混合，与将H₂S氧化成硫的催化剂接触。接触的温度约在高于硫形成的露点温度(此时氧化是在气相中发生)或在低于硫形成的露点温度(此时所说的硫沉积在催化剂上，需要在一定时间间隔内用200-500℃间温度的非氧化性气体进行冲洗以再生载硫的催化剂)。

特别是在高于硫的露点将H₂S氧化成硫，即在高于约180℃与由氧化钛构成的催化剂(EP-A-0078690)接触，与含碱土金属硫酸盐的氧化钛组成的催化剂(WO-A-8302068)接触，与含氧化镍和任选的氧化铝的氧化钛组成的催化剂(EP-A-0140045)接触，与由氧化钛、氧化锆或二氧化硅型的氧化物与选自过渡金属Fe、Cu、Zn、Cd、Cr、Mo、W、Co、Ni并优选Fe的一个或多个化合物，还可以与选自Pd、Pt、Ir和Rh并优选Pd的一个或多个贵金属化合物结合使用组成的催化剂(FR-A-2511663)接触，或者用热稳定的氧化铝与一个或多个上述的过渡金属的化合物(优选Fe)，还可与选自Pd、Pt、Ir和Rh的一个或多个贵金属化合物结合使用(FR-A-2540092)组成的催化剂接触。

在使形成的硫沉积在催化剂上的温度下将H₂S氧化成硫可在与催化剂接触下进行，该催经剂例如可由一个或多个选自Fe、Cu、Cr、Mo、W、V、Co、Ni、Ag和Mn的过渡金属的盐、氧化物或硫化物与活性氧化铝、铝土矿、二氧化硅/氧化铝或沸石型的载体结合组成(FR-A-2277877)。这一伴随有硫沉积在催化剂这一现象发生的H₂S的氧化反应还可以通过与由选自金属V、Mo、W、Ni与Co的氧化物、盐或硫化物的催化相与活性碳载体组成的催化剂相接触来完成(法国专利申请No.9302996,1993年3月16日)。

诸如上述种类催化剂由基于至少一种过渡金属氧化物盐或硫化物的催化剂相组成，该相以与由下列至少一种材料组成的载体组合的形式被使用，该材料选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化硅、沸石、氧化硅/氧化铝混合物、氧化硅/氧化钛混合物与活性炭，它被用于将H₂S催化氧化为硫时仍在延长使用时间的条件下呈现出一定的缺点。具体地，其中载体基于氧化铝的催化剂能够随着硫化时间的延长而发生变化。关于其中载体由活性炭组成的催化剂，必须慎重地使用以免使载体燃烧。此外，对于这些不同的催化剂来说，浸渍载体的催化相易于迁移进入载体晶格，使得难以甚至无法回收废催化剂中的催化剂相。最后，上述催化剂的导热性较差，这便无法通过与冷却液换热来有效地控制催化剂床层温度。

业已发现，通过由碳化硅制成催化剂载体能够克服上述用于将H₂S氧化成硫的催化剂存在的缺陷，从而获得一种长期维持硫的高选择性的方法。

碳化硅载体与氧化铝载体的不同之处在于不发生硫化反应，与活性炭的不同之处在于不可燃。此外，人们未观察到催化相迁移进入碳化硅载体晶格之中这一过程的完成，这样便可以在催化剂失活后从催化相回收的金属，这对于催化相含有害物质如镍化合物的情况特别重要。最后，碳化硅载体具有良好的导热性，尤其是对于被用于冷却催化剂床的催化剂来说，这能够在催化剂床层内形成更平直的温度锋面，并且因此而对硫呈现更好的选择性。

因此，本发明的主题是借助催化途径将气体中以低浓度存在的H₂S直接氧化为硫的方法，其中所述含有H₂S的气体与含游离氧的气体以O₂∶H₂S摩尔比是0.05-10的数量与用于将H₂S选择性氧化为硫的含有用于与载体组合的催化活性相的催化剂接触，所述活性相含有至少一种以金属化合物和/或单质态存在的金属，其特征在于该载体由碳化硅组成。