[发明专利]适用于克劳斯工艺的有机硫水解催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于硫磺回收工艺技术领域，具体涉及一种适用于克劳斯工艺的有机硫水解催化剂及其制备方法。该钙钛矿型复合氧化物催化剂通式为ABO_x，采用水热法合成，其中，A为碱或碱土金属元素，包括Na、K、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba，B为过渡金属元素，包括Ti、Fe、Co，x＝1.5‑3。该类材料具有组成及结构可调变性强、表面酸碱性位丰富等特点，具有优异的有机硫催化水解活性。

技术领域

本发明属于硫磺回收工艺技术领域，具体涉及一种适用于克劳斯工艺的有机硫水解催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

现有酸性气硫磺回收工艺，其主要设备包括沿气流方向的制硫燃烧炉、两级克劳斯反应器等。在制硫燃烧炉中发生高温热反应，进料气中三分之一的H₂S被燃烧成SO₂，三分之二的H₂S与生成的SO₂发生克劳斯反应，离开燃烧室的混合气体被冷却，然后液体硫磺被分离，气体再先后进入两级克劳斯反应器发生克劳斯催化反应，进一步提高硫磺回收率将酸性气体中的H₂S转化为硫磺回收。

克劳斯制硫反应总反应方程式可表示如下：

H₂S+0.5SO₂＝0.75S₂+H₂O-47.06KJ/mol。

由于酸性气中含有烃类等杂质，将出现诸多副反应，例如：

H₂S＝H₂+0.5S₂-89.2KJ/mol，

CO₂+0.5H₂S＝CO+0.5H₂+0.5SO₂-281.5KJ/mol，

CO₂+1.5S＝COS+0.5SO₂+625.5KJ/mol，

CO₂+3S₁＝CS₂+2SO₂+967.9KJ/mol。

有机硫(主要是COS和CS₂)自制硫燃烧炉产生后大量存在于硫磺过程气中，受酸性气中烃类和CO₂浓度的影响，过程气中COS和CS₂浓度变化极大，经现场运行装置实地检测基本处于检测2000～10000ppm的范围。虽然现有的克劳斯催化剂和加氢催化剂可以通过水解反应将部分COS和CS₂转化为H₂O和CO₂，但克劳斯催化剂和加氢催化剂对于有机硫的水解作用受温度的影响极大。在315℃以上有机硫的水解率虽可达90％以上，但此时高温抑制了克劳斯反应的进行，而在220～250℃的克劳斯反应优势区，有机硫的水解率由于温度的降低迅速下降，无法满足有机硫脱除要求，导致硫磺回收装置总硫排放居高不下。现有硫磺回收领域催化剂专利技术多针对于克劳斯反应及加氢反应，这些催化剂虽具有一定的有机硫水解反应活性，但其实际应用仍存在诸多局限。目前，有关针对于硫磺回收领域的单独有机硫水解专利技术尚未见诸报导。

有机硫水解催化剂主要有氧化铝体系以及氧化钛体系。氧化铝体系水解活性较高，但材料耐硫性能较差，易积硫失活。氧化钛体系虽具有较强的抗积硫能力，但其水解性能较差，无法满足克劳斯反应优势区工况下的有机硫脱除需求。