[發明專利]一種硫化氫轉化為硫磺的工藝

有效

• 申請號: 201410723826.0
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105712300B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 方向晨;張志智;李平;陳永修;段學志;蘇輝;周興貴;孫瀟磊;楊超;陳楠;魯嬌
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于材料制造和能源與環境應用領域，具體涉及一種轉化硫化氫為硫磺的方法。

背景技術

硫化氫廣泛存在于原油、天然氣、火山氣體和溫泉等自然產物中，也可產生于細菌分解有機物的過程中。在工業生產過程中，如采礦和有色金屬冶煉、煤的低溫焦化、橡膠、制革、制糖、印染等生產領域中都有硫化氫產生，開挖沼澤地、溝渠、下水道、隧道以及清除垃圾、糞便等作業中也有硫化氫存在。它是一種急性劇毒物質，且腐蝕性強，因而對人體健康和工業生產都會造成極大危害，也是酸雨形成的污染源之一。

對于含高濃度H₂S氣體的處理，工業上普遍采用克勞斯工藝回收法，其原理如下：

H₂S+(3/2) O₂→SO₂ + H₂O（1）

SO₂ + 2H₂S→2H₂O + (3/n) S_n （2）

克勞斯工藝可得到硫磺，變廢為寶，符合可持續發展戰略，目前已成為硫化氫廢氣治理的成熟技術。但對于低濃度的H₂S（小于l5%）氣體的處理，克勞斯法由于受熱力學平衡限制，經濟上不合算。

近年來，選擇性催化氧化技術作為一種新型的脫硫工藝應運而生，并得到迅速發展。該過程是在催化劑的作用下用O₂（或空氣）將H₂S直接氧化成單質硫磺的過程，發生的主要反應為：

H₂S + 1/2O₂→(1/n) S_n + H₂O（3）

但該反應是一個強放熱反應，在絕熱反應器內，每反應1%的H₂S，就會造成60℃的溫升，當催化劑床層溫度超過280℃后，就會有大量的SO₂生成，因此只能用于處理低濃度的H₂S氣體。另一重大弊端在于，該技術是通過人為添加O₂（或空氣）的工藝步驟實現的，此類步驟的設置一方面增加了過程操作的復雜性，而且有可能使反應裝置處于爆炸極限范圍，另一方面，O₂濃度對反應過程的轉化率和選擇性的影響趨勢相反，所以O₂的加入量需嚴格控制。同時，若反應體系處于缺氧狀態，則催化劑容易失活；若O₂加入過量，則余氧的存在將增加后繼分離難度，或對后繼產品的質量產生影響。

因此，H₂S治理領域迫切需要開發出新型的H₂S轉化為硫磺的工藝。

發明內容

本發明旨在提供一種新型的H₂S轉化為硫磺的工藝。該工藝能有效地活化利用CO₂使H₂S轉化為硫磺，且具有反應選擇性高、穩定性好、適應性強的特點。

一種H₂S轉化為硫磺的工藝，以含H₂S與CO₂的混合氣為原料氣，其中H₂S與CO₂的摩爾比為0.01-100，優選0.1-10，最好1-5，以納米碳纖維與鎳酸鑭混合物為催化劑，其中納米碳纖維與鎳酸鑭的重量比為200∶1-1∶200，優選為50∶1-1∶50，最好為5∶1-1∶5，在溫度為80-800℃，優選為120-700℃，最好為200-600℃，氣體空速為1000-50000 ml/（g_cat·h），優選為5000-40000 ml/（g_cat·h），最好為10000-30000 ml/（g_cat·h），氣體壓力為0.05-5 MPa，優選為0.1-4 MPa，最好為0.5-3 MPa的條件下生成硫磺。

本發明工藝中，所述的納米碳纖維直徑為10~500 nm，長度為0.5um～1mm。納米碳纖維可以采用市售商品，如北京德科島金科技有限公司提供的納米碳纖維，也可以采用現有技術進行制備，例如采用CN1446628公開的方法進行制備。

本發明工藝中，所述的鎳酸鑭采用檸檬酸法制備。具體制備過程如下：將硝酸鑭、硝酸鎳和檸檬酸分別溶解于蒸餾水制得相應的溶液，將上述配制的硝酸鎳和硝酸鑭溶液混合，滴加檸檬酸溶液得到膠體，經干燥、焙燒后制得鎳酸鑭。