[发明专利]低温直接氧化硫化合物为硫及/或硫酸盐的钼基催化剂的应用

说明书

本发明涉及处理气体的催化剂，尤其处理含硫化合物的工业排放气，其目的在于将这些化合物催化转化为能够易于被脱出的化合物。

本发明更具体地涉及直接氧化硫化氢为硫及/或为硫酸盐的催化剂。

含低浓度硫化氢气体的脱硫已经取得了明显的进展。这种处理方法已应用于各个领域：

-在有关环境保护约束的情况下，源于克劳斯装置的排放气，也称之为“尾气”，越来越多地受到所谓尾气处理的附加处理。

可将这些尾气中的残余化合物(硫蒸气、二氧化硫、有机硫化合物如CS₂、COS)通过加氢为硫化氢的方法予以脱出，然后将硫化氢再转化为元素硫或硫酸盐。

也有可能设想，在最后一级克劳斯反应器出口，采用适当改变H₂S/SO₂比，再将排放气通过一种催化剂，使余下的SO₂经克劳斯反应()转化为硫。在直接氧化H₂S为硫及/或硫酸盐的最后阶段来完成该处理过程；

-也可处理含低浓度硫化氢的地下沉积物(天然气，地热源)。在某些情况下，按照克劳斯工艺的脱硫处理已发现有困难，甚至是不可能的，反而直接转化硫化氢为硫及/或硫酸盐的方法是优选的。

本发明涉及在氧存在下，尤其在温度低于硫的露点温度下，即低于170℃下，利用将硫化氢转化为元素硫及/或硫酸盐的最终反应的工艺方法。在这样温度下操作的优点是，一方面能够回收催化剂孔隙中的液态或固态硫，另一方面，又可向硫生成的反应方向移动热力学平衡。

但是，这类方法的缺点是，在生成元素硫的同时，又频频平行产生二氧化硫，而不能使之保留在催化剂上，以致气体提纯收率下降。

因此，已有技术的催化剂不能保证最大可能地转化硫化氢，达到对硫及/或硫酸盐的最高选择性和对SO₂最低的选择性。

本发明的目的在于，提供一种催化剂能在低温(T＜170℃，优选为T＜150℃)下直接氧化硫化合物的过程中使其向SO₂的转化减至最低，同时又增加对硫化氢的转化率。

特别是，本发明目的在于，提供能在上述反应过程中使硫化氢的转化率接近100％而SO₂的生成率接近于0％的一种催化剂。

基于此种目的，本发明涉及包括含钼活性相及基于二氧化钛，二氧化锆、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝或氧化铝的载体的一种催化剂在温度低于170℃，优选低于150℃下将硫化物直接氧化为硫及/或硫酸盐中的应用，所述二氧化硅、二氧化硅-氧化铝及氧化铝具有比表面积至少20m²/g，总孔容积至少0.3cm³/g。

本发明的其它细节及优点，在阅读下述说明之后会更为清楚。

本发明首先涉及关于包括含钼活性相及基于二氧化钛，二氧化锆、二氧化硅二氧化硅-氧化铝或氧化铝的载体的一种催化剂在温度低于170℃，优选低于150℃下将硫化合物直接氧化为硫及/或硫酸盐的应用，所述二氧化硅、二氧化硅-氧化铝及氧化铝具有比表面积至少20m²/g，总孔容积至少0.3cm³/g。

按照本发明的催化剂具有一种钼基的活性相，它可以是至少一种氧化物型或至少一种钼盐型，对后者它可以从例如硝酸钼、硫酸钼、或氯化钼或一种铵盐中来选择。

按照本发明催化剂中的钼元素含量相对于催化剂一般为至少1％(重)，优选不超过50％，更为优选在2至30％(重)之间。

按照本发明的催化剂的活性相可另外包括至少一种不同于钼的元素，可选自铁、钛、镍、钴、锡、镓、锗、钌、锑、铌、锰、钒、铬、磷、锌、铋、碱金属族、碱土金属族、稀土金属族及钇。

与钼一样，这些元素可以以氧化物，或盐如硫酸盐、硝酸盐，或氯化物的形式存在。

不同于钼的元素含量相对于催化剂可以最多40％(重)，优选最多30％(重)，更优选最多20％(重)。

按照本发明催化剂的载体可以是基于氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化硅-氧化铝或二氧化钛。

按照本发明催化剂的氧化铝、氧化硅或氧化硅-氧化铝具有比表面积(SS)至少20m²/g，优选至少40m²/g，更优选至少100m²/g。此比表面是按照BET法测定的表面积。