[發明專利]選擇性催化氧化硫化氫催化劑、尾氣焚燒催化劑及深度催化氧化硫化氫為硫磺的工藝

有效

• 申請號: 201410617863.3
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104475104B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 楊彥偉;張鮮鮮;安睿;郝春輝;張英魁;孫抒;楊楠;劉慧;劉佳琳;解秀清;王愛梅;朱印
• 申請（專利權）人: 楊楠
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J23/847;B01D53/90;B01D53/52;C01B17/04
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技術領域

本發明涉及一種選擇性催化氧化硫化氫催化劑、尾氣焚燒催化劑及深度催化氧化硫化氫為硫磺的工藝，屬于催化劑及應用領域。

背景技術

目前酸性氣硫回收根據其含H₂S濃度不同主要采用改良克勞斯工藝(H₂S≥30％)和直接氧化工藝(≤20％)。

改良克勞斯工藝：采用酸性氣燃燒爐(1200～1300℃)--二段或三段克勞斯催化轉化(200～300℃)--克勞斯尾氣處理系統(還原吸收法)--尾氣焚燒爐(750～1300℃)。其優點是技術成熟，處理能力強，總硫收率95～97％，但是尾氣處理系統的投資及運行成本都很高，據了解50000噸硫磺/年的還原吸收法硫磺回收裝置全部投資1.4億以上，尾氣處理系統近8000萬，而且尾氣焚燒爐燃氣消耗1.2億/年以上，而噸硫磺成本為1500元、硫磺市場價600～1000元；在低硫(H₂S≤20％)，采用直接氧化工藝，具體流程：林德公司的CLINSULF-DO，酸性氣與含氧氣體混合預熱--內冷管式反應器(上部絕熱段下部等溫段)-冷凝分離-尾氣焚燒爐，采用法國普朗特公司的CRS-31催化劑，特點是流程短，操作易，催化劑壽命長，硫收率≤90％，選擇性差，系統尾氣同時含有H₂S、SO₂，現已停止轉讓；如Selextox法，采用四段反應器，具體流程：含氧混合酸性氣預熱--催化氧化段--兩段克勞斯--催化焚燒段--煙囪放空，采用selection催化劑，總硫收率≤90％。當酸性氣H₂S≥5％時，采用循環法，尾氣循環返回至氧化段；荷蘭荷豐的Super/Euro-claus，是與常規克勞斯硫回收工藝配套的克勞斯尾氣處理工藝，具體流程：二段克勞斯尾氣--加氫轉化---Super/Euroclaus--冷凝分離--尾氣焚燒，催化氧化段硫收率≤85％。上述氧化工藝尾氣均超標(總硫≥960mg/m3，1996標準)。

本發明人在發明專利200810157750介紹了處理含低濃度硫化氫(H₂S≤3.0％)酸性氣的選擇氧化工藝及催化劑，在其提供的所有實施例中，H₂S≤2％，采用絕熱反應器，出口均有H₂S和SO₂。H₂S：20～60mg/m³，SO₂：100～200mg/m³。雖然總硫降低，但其中H₂S遠超環保排放標準(H₂S≤5mg/m³)，必須再處理，其次，在較高濃度硫化氫條件下，其活性和硫收率并不理想。上述催化氧化催化劑的共同特點在于，采用絕熱反應器，結構簡單，轉化率高，但應用范圍窄，只能處理低濃度酸性氣(非循環、H₂S≤3％)，硫收率≯90％；其次，催化劑選擇性差，出口尾氣同時含有H₂S和SO₂，必須對尾氣再處理。一般說來，尾氣處理分熱焚燒和催化焚燒兩種方法，熱焚燒法是利用焚燒爐尾氣中配入燃氣，在700～800℃高溫條件下，將尾氣中的H₂S轉化成低毒性的SO₂，無硫回收效果；而催化焚燒(我國尚未有應用)是采用尾氣焚燒催化劑在300～400℃完成H₂S的轉化。其硫收率均≤30％，大量含硫氣體排放到大氣，既污染環境，又浪費了硫資源。我國目前均采用的熱焚燒方法，燃氣消耗大，據采用還原吸收法的某80000硫磺/年硫回收裝置數據，每年僅燃氣消耗一項高達2200噸，費用過億。目前，世界各國對環保的要求日益提高，我國2014年出臺的《大氣污染物排放標準》，總硫(SO₂)排放指標從原來的960mg/m3降至400mg/m3以下，因此，開發取代克勞斯工藝的新硫回收技術迫在眉睫，關鍵在于開發具有高效硫收率的選擇氧化催化劑和同時具有高轉化率和高硫收率的尾氣焚燒催化劑，不僅節能減排，凈化環境，而且最大幅度將污染物資源化，獲得可觀的利潤、促進環保產業良性循環。

在H₂S的氧化反應中，有兩種不同的反應：

H₂S+1/2O₂---S+H₂O ΔH(273K)＝-222KJ/mol (1)