高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途，制备方法包括采用九水硝酸铝与尿素经过加热，过滤、洗涤、干燥，煅烧得到氧化铝粉末；将氧化铝粉末浸渍于相应活性组分的可溶性盐溶液中，老化处理，干燥，煅烧，得到催化剂。制备过程简单，制备条件温和，得到的负载型Al2O3材料价格低廉；可用于高含硫天然气直接转化反应，在甲烷中硫化氢0.1％～15％的条件下稳定高效产氢气与二硫化碳，硫化氢转化率达80％以上，催化效果优异稳定，具有广阔的商业前景。有广阔的商业前景。有广阔的商业前景。

【技术实现步骤摘要】
高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及化工催化
，具体涉及一种用于高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途。

技术介绍

[0001]世界范围内能源需求的增加以及优质化石能源的日渐枯竭迫使人们将目光投向储量丰富的高含硫酸性原料的开发利用。中东地区拥有世界已探明石油储量的64％，而这些原油大多为含硫量高的“酸性油”(硫含量超过2％质量分数)。目前已探明的天然气世界储量中H2S含量1％～15％，CO2含量0～15％的酸性天然气占30％以上，H2S及CO2含量高于15％的酸性气体占4％以上。我国含硫气田含硫(2％～4％)气产量更是占全国气产量的60％以上，普光、元坝气田为典型的高含硫气田，H2S含量最高可达17％。
[0002]这些酸性原料在加工利用过程中会产生大量酸性气体(H2S和CO2)，对环境及人体健康危害极大，并且整个工艺过程能耗高，成本大。目前工业上主要采用溶剂法分离出H2S和CO2，再利用克劳斯硫回收法处理H2S，将H2S转化为低值的硫磺和水。酸性气体中伴生杂质(CO2、烃类)的存在常导致克劳斯硫回收过程的技术问题。此外，上述酸性气体的治理过程忽略了CO2的治理，导致CO2的大量排放。
[0003]因此，开发一种针对不同井口气酸气浓度，实现高含硫天然气直接利用的材料，提高催化剂的工业化潜力很有必要。

技术实现思路

[0001]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于高含硫天然气直接利用的材料及其规模化制备方法与用途，解决现有的用于处理井口气中硫化氢的工艺成本高，反应能耗高，污染环境的问题。
[0002]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种用于高含硫天然气直接利用的材料及其规模化制备方法，包括：(1)采用硝酸铝与尿素制备得到水合氧化铝；(2)将水合氧化铝煅烧得到氧化铝粉末；(3)将氧化铝粉末浸渍于过渡金属元素的可溶性盐溶液(硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、钼酸铵、偏钨酸铵)中，老化处理，干燥，煅烧，得到催化剂。
[0004]可选地，所述制备氧化铝的过程包括：将溶解有尿素的溶液B滴入溶解有九水硝酸铝的溶液A中，恒温搅拌形成均匀溶液，加热，过滤，干燥，煅烧得到白色氧化铝粉末。
[0005]可选地，将九水硝酸铝与水按照(1.5～30)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液A；
[0006]将尿素与水按照(1.2～24)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液B；
[0007]所述溶液B与溶液A的体积比为1：1。
＝95：5，GHSV＝20000h
‑1条件下的评测结果。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0029]在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实施例中，为了避免混淆本专利技术，为具体描述公知的结构、材料或方法。
[0030]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0031]实施例
[0032]现有的用于高含硫天然气直接催化转化利用的催化剂成本高、仅适用于富硫化氢条件下、抗积碳性能差、工业化潜力不高。
[0033]为解决以上问题，一方面本专利技术实施例提供一种高含硫天然气直接催化转化利用催化剂，催化剂中过渡金属元素(Cr,Mn,Fe,Co,Ni,W,Mo)的质量分数为10％～50％。
[0034]另一方面，本专利技术实施例提供了上述催化剂的制备方法，包括：(1)采用硝酸铝与尿素制备得到水合氧化铝；(2)将水合氧化铝煅烧得到氧化铝粉末；(3)将氧化铝粉末浸渍于过渡金属元素(Cr,Mn,Fe,Co,Ni,W,Mo)的可溶性盐溶液中，静置，干燥，煅烧，得到催化剂。
[0035]进一步地，制备氧化铝的过程包括，将九水硝酸铝和尿素溶解在乙醇中恒温搅拌形成均匀溶液，加热，过滤，干燥，煅烧得到白色氧化铝粉末。
[0036]进一步地，将九水硝酸铝与水按照(1.5～30)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液A；
[0037]将尿素与水按照(1.2～24)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液B；
[0038]所述溶液B与溶液A的体积比为1：1。
[0039]进一步地，所述溶液B向溶液A中的滴加速率为600mL/min；
[0040]恒温搅拌的温度为25℃，搅拌速率为250r/min。
[0041]进一步地，步骤(2)中制备氧化铝粉末的过程包括：将溶液在180℃下加热12小时，过滤沉淀，一次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在120℃下干燥12小时，800℃高温煅烧4小时。
[0042]进一步地，制备催化剂的过程包括：将氧化铝粉末浸渍于质量分数为10～50％的过渡金属元素的可溶性盐溶液(硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、钼酸铵、偏钨酸铵)，静置12小时；110℃干燥12小时；500℃煅烧4小时。
[0043]又一方面，本专利技术实施例提供了上述方法制备的催化剂的用途，可用于高含硫天然气直接催化转化利用，系统反应温度低于1000℃，甲烷中硫化氢浓度0.1％～15％。
[0044]进一步地，催化剂用于高含硫天然气直接催化转化反应的过程包括：
[0045]称取负载过渡金属的Al2O3催化剂100mg加入到石英玻璃管中，催化剂两端用石英棉封住；将装好催化剂的石英管安装于立式管式炉上，石英管两端分别与质量流量计控制的气体入口及气相色谱进样口连接；使用惰性气体将反应器与气路中空气排出，打开反应器并设定程序升温，当反应器内部温度达到500℃时，关闭惰性气体，通入硫化氢，恒温硫化处理催化剂1小时；然后关闭硫化氢气体，通入惰性气体，升温到800℃，保持恒温，关闭惰性气体，通入甲烷中硫化氢，在800℃条件下进行反应。
[0046]从而本专利技术得到负载过渡金属的Al2O3催化剂，催化剂中过渡金属元素(Cr,Mn,Fe,Co,Ni,W,Mo)的质量分数为10％～50％。利用过渡金属元素，以Al2O3作为负载，通过两段式溶剂热反应制备前驱体材料氧化铝粉末，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高含硫天然气直接转化材料及其规模化制备方法与用途，其特征在于：(1)采用硝酸铝与尿素制备得到水合氧化铝；(2)将水合氧化铝煅烧得到氧化铝粉末；(3)将氧化铝粉末浸渍于过渡金属元素(Cr,Mn,Fe,Co,Ni,W,Mo)的可溶性盐溶液中(硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、钼酸铵、偏钨酸铵)，静置，干燥，煅烧，得到催化剂。2.根据权利要求1所述的一种用于高含硫天然气直接催化转化利用的材料的制备方法，其特征在于,所述制备氧化铝的过程包括：将九水硝酸铝和尿素溶解在乙醇中恒温搅拌形成均匀溶液，加热，过滤，干燥，煅烧得到白色氧化铝粉末。3.根据权利要求2所述的一种用于高含硫天然气直接催化转化利用的材料的制备方法，其特征在于：(1)将九水硝酸铝与水按照(1.5～30)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液A；(2)将尿素与水按照(1.2～24)kg：(500～10000)L水的用量比配置得到溶液B；(3)所述溶液B与溶液A的体积比为1：1。4.根据权利要求2所述的一种用于高含硫天然气直接催化转化利用的材料的制备方法，其特征在于：溶液B向溶液A中的滴加速率为600mL/min；恒温搅拌的温度为25℃，搅拌速率为250r/min。5.根据权利要求2所述的一种用于高含硫天然气直接催化转化利用的材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述制备氧化铝粉末的过程包括：将氧化铝在180℃下加热12小时，过滤沉淀，一次用蒸馏水和乙醇洗涤三次，在12...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莹，伍俊道，黄泽皑，黄悦，陈尧林，贺桢，张瑞阳，王芳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：