[发明专利]钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料的制备及其在硫化氢选择氧化过程中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M²⁺_xM³⁺V-LDO，x＝2-4，M²⁺＝Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺，M³⁺＝Fe³⁺、Co³⁺、Al³⁺、Mn³⁺)的制备及其在硫化氢选择氧化回收元素硫的过程中的应用。 

背景技术

在煤化工和石油化工行业生产过程中排放的酸性尾气中会含有一定量的硫化氢气体，硫化氢是一种具有臭味的有毒有害气体，不仅对人体健康有害而且还能对生产设备产生腐蚀作用。近年来随着人们环保意识的加强和环保法规的日益严格，对硫化氢气体的治理变得迫在眉睫。目前工业广泛应用的工艺为Claus法硫回收工艺，该法不仅能够实现硫磺的回收利用，还能够有效的降低尾气中硫化氢的含量，该工艺的基本原理如下： 

H₂S+(3/2)O₂→SO₂+H₂O 

SO₂+2H₂S→2H₂O+(3/n)S_n

但Claus反应受热力学平衡限制，在3段Claus催化转化器的条件下，硫化氢转化率仅能达到97％左右，仍有3％左右的硫化氢气体随尾气排入大气，为得到更高的硫化氢转化率和硫收率，superclaus工艺应运而生，它的主要原理是在claus反应器末端接一反应器，该反应器内装填有硫化氢选择氧化催化剂，该过程发生的反应主要为： 

H₂S+1/2O₂→(1/n)S_n+H₂O 

由于该反应过程不受热力学限制，理论上能达到100％的硫回收率，因此该反应主要受限于催化剂的催化活性。近来来对硫化氢选择氧化催化剂的研究主要集中于分子筛体系、碳体系等，而类水滑石材料是一种层状的阴离子粘土材料，其具有一定的酸碱位和层间阴离子及层板阳离子的可交换性等特征，是一种理想的催化剂载体，而钒离子在硫化氢的选择氧化过程中表现出较好的催化活性，因此将钒插层类水滑石后进行煅烧，不仅能得到具有丰富孔结构的衍生复合氧化物，而且在硫化氢选择氧化过程中表现出较好的催化活性和硫选择性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种合成钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M²⁺_xM³⁺V-LDO，x＝2-4，M²⁺＝Mg²⁺、Gu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺，M³⁺＝Fe³⁺、Co³⁺、Al³⁺、Mn³⁺)的方法，并将该材料应用于煤化工和石油化工酸性气中H₂S的选择氧化过程中。该催化材料具有高催化活性和高硫选择性的特征。