含硫化氢气体催化焚烧催化剂及制备方法技术

一种含硫化氢废气催化焚烧催化剂，以二氧化硅为载体，第一种活性组分为铋的氧化物，以催化剂重量计，铋的含量为０．５％～１０％，第二种活性组分为铈、铜和镧氧化物中的一种或几种，第二活性组分金属与第一活性组分金属的摩尔比为５∶１～０．５∶１。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含硫化氢气体焚烧催化剂及其制备方法，适用于各类含硫化氢 的废气处理，可将硫化氢转化为臭味和毒性均较低的二氧化硫或硫，特别适用 于硫回收克劳斯工艺尾气、地热发电厂废气的催化焚烧处理。疼尔抆不硫化氢是一种毒性较强的恶臭污染物，主要来自炼油、天然气、化工、污水处理、地热发电等工业尾气，我国已颁布了恶臭污染物排放标准(GB 14554-93) 严格限定其排放。以炼油厂或天然气加工厂为例，其硫回收尾气中含有一定量 的硫化氢，为满足恶臭污染物排放标准，必须焚烧后才能排放。由于尾气中的 可燃组分(如硫化氢、羰基硫、 一氧化碳、二硫化碳、氢气、元素硫及少量油气) 常低于尾气总量的3% (气体百分组成为体积百分组成)，必须补充燃料，才能 完全燃烧，并将硫化氢等硫化物氧化为二氧化硫或硫。尾气焚烧工艺有热焚烧 和催化焚烧两类。热焚烧法通常在过量氧气及700 85(TC进行。由于难以精确 控制焚烧温度等操作条件，常出现焚烧炉烧变形的情况，降低了焚烧炉的使用 寿命。催化焚烧在催化剂作用下，能以较低温度(如300 40(TC)使尾气中的硫 化氢等硫化物氧化为二氧化硫或硫。催化焚烧的投资比热焚烧略高，能耗和操 作费用大大低于热焚烧。催化焚烧的实际收益与装置的规模有关， 一个100t/d 的硫回收装置可节约1000mVd的燃气，催化剂使用寿命期间节约的燃料费用是 所消耗催化剂费用的10倍以上。随着原油和天然气价格的攀升，催化焚烧节能 优势更加显著。通过控制工艺条件，可调节催化焚烧工艺过程生成的二氧化硫 和硫的比例，减少催化焚烧尾气二氧化硫的排放。因此，催化焚烧可同时满足环保和节能的需要。催化剂是硫化氢气体催化焚烧技术的重要部分，这类催化剂性能的关键在 于如何克服催化剂活性中心的硫酸盐化，保持催化剂的长期运行的稳定性和活性。CN1049299A公开了一种含硫有机废气焚烧催化剂及其制备方法，该催化剂 以硫酸处理改性的天然丝光沸石为载体，v2o5为主要活性组分，少量的铂、钯 等贵金属为辅助活性组分，丫205含量为0.4% 0.7%(催化剂组成百分含量为质 量百分含量，下同)，铂含量为0.01% 0.02%，钯含量为0.02% 0.03%，也可 含有0.01% 0.07%的钴、猛、钼、镍、钾、钠氧化物的一种或几种。在反应温 度320 38(TC，空速4800 1000(ttT1，有机硫浓度800 10000 mg/L时，转化 率^99%。这种催化剂担载了贵金属，成本较高，抗硫中毒能力有限。CN1163785A 公开了一种气体中硫化氢的催化焚烧工艺，适于处理克劳斯尾气，以活性碳为 催化剂，在温度为200 40(TC下，将硫化氢催化氧化为二氧化硫。硫化氢含量 为0.5% 4%(v/v)，水汽含量4n/。 30X(v/v),空速3000 10000 h"，硫氢的转 化率为100%, 二氧化硫生成率90% 99%。 CN1410149A公开了一种气体中硫 化氢的焚烧催化剂及制备和使用方法，该催化剂的载体为氧化硅，活性组分为 铁和钒的氧化物。USP4576184、 USP4444908、 USP4528277、 USP4444741 、 USP4444742、 USP4314983公开了一类硫化氢氧化催化剂及工艺，该催化剂的 活性组分包括钒与铋，也可以由钒与锡或锑构成，载体为多孔耐高温氧化物， 由氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅-二氧化 钛、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化锆-二氧化钛中的一种或多种构成，可将 硫化氢氧化为硫或二氧化硫，特点是在水汽存在时，仍具有高活性和稳定性。 例如活性组分为11.6% Bi2O3+8.6XV2O5的催化剂，在反应温度240。C，空速2000 h"， 0.27e/。(v/v)的硫化氢完全转化为二氧化硫，氢气和甲垸未被氧化。 USP4427576、 USP4937058公开了一种将硫化氢或有机硫氧化为二氧化硫的催 化剂及其制备工艺，该催化剂的载体为二氧化钛，或二氧化钛与氧化锆或二氧化硅的混合物，活性组分由一种碱土金属硫酸盐与下列金属的至少一种构成铜、银、锌、镉、钇、镧、钒、铬、钼、钨、锰、铁、钴、铑、铱、镍、钯、铂、锡及铋，载体的含量为60% 99%，碱土金属硫酸盐的含量为1% 40%， 催化剂的比表面为20 500m"g。反应温度380。C，空速1800h"，进料气含硫 化氢0.08%(v/v)、羰基硫0.01%(v/v)、 二硫化碳0.05%(v/v)、 二氧化硫0.04%(v/v)、 氧气2%、水汽30%、氮气67.82%，硫化氢的催化转化率〉990/。， 二硫化碳的 催化转化率61% 98%，羰基硫的催化转化率52% 94%。 USP5278123公开了一种可将含硫化合物氧化为二氧化硫的催化剂，载体为二氧化钛，活性组分为 铁和铂。USP6019953公开了一种气体焚烧工艺，适用于含硫化物气体的催化焚 烧。催化剂的第一金属组分为铋、钼或铬，第二金属组分为Group IIA金属的一 种或多种，载体为耐高温氧化物，载体中不能同时含有铝和磷。示例给出的硫 化氢完全氧化温度为50(TC。 USP4169B6、 4092404 、 4171347、 4088743公开了 一类气体中硫化氢的催化焚烧工艺，该工艺可将硫化氢氧化为二氧化硫，操作 温度为150 480°C，催化剂的活性组分为钒的氧化物和/或钒的硫化物，载体为 非碱性多孔耐高温氧化物。 一种性能良好的催化剂为5% 15%的V2CV氢化发 光沸石或氧化铝。进料气中的氢气、 一氧化碳、轻烃及氨未被氧化，专利已用 于地热发电厂废气的处理。USP4399112公开了一种含硫废气催化焚烧工艺，可 用于克劳斯尾气的处理，该工艺有两个阶段构成，首先将二硫化碳、羰基硫、 硫醇等硫化物加氢还原为硫化氢，然后再将硫化氢催化氧化为二氧化硫，其氧 化段的催化剂为硫酸铁/二氧化钛。上述现有含硫化合物废气催化焚烧催化剂一般具有组分复杂、耐硫性能差、 成本高和需采用复杂工艺过程等中之一种或几种不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种含硫化氢废气催化焚烧催化剂及其 制备方法，本专利技术催化剂具有成本低、催化活性高、适用工艺流程简单等优点。 本专利技术含硫化氢废气催化焚烧催化剂以二氧化硅为载体，第一种活性组分为铋的氧化物，以催化剂重量计，铋的含量为0.5% 10%，优选为2% 8%。第二 种活性组分为铈、铜和镧的氧化物中的一种或几种，第二活性组分金属与第一 活性组分金属的摩尔比为5: 1 0.5: 1。催化剂的比表面积为180 350m2/g， 孔体积为0.2 0.8 ml/g。本专利技术催化焚烧催化剂使用的二氧化硅载体的物相为非晶相，可选用粗孔球 形硅胶，其比表面积为200 400m々g，孔体积为0.4 0.9mL/g。铋的氧化物为 Bi203,铈的氧化物为Ce02，铜的氧化物为CuO，镧的氧化物为1^203。本专利技术的催化剂活性高、耐硫酸盐化，可用于含硫化氢气体的催化焚烧处理， 将其氧化为硫、二氧化硫和水。催化剂的操作温度为200 400°C，空速为1500 15000h—1，过氧系数不低于l.O。如催化剂操作温度35(TC、空速60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫化氢废气催化焚烧催化剂，以二氧化硅为载体，第一种活性组分为铋的氧化物，以催化剂重量计，铋的含量为０．５％～１０％，第二种活性组分为铈、铜和镧氧化物中的一种或几种，第二活性组分金属与第一活性组分金属的摩尔比为５∶１～０．５∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌波，刘忠生，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11