六铝酸盐催化剂及采用其在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法

摘要

本发明属于酸性气治理与硫资源回收领域，具体涉及一种六铝酸盐催化剂及采用其在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法。所述的六铝酸盐催化剂通式为A1‑xA′xByAl12‑yO19，其中0≤x≤1，0≤y≤3，A位为Ba、La、Mg、Ca或Ce离子中的一种，A′为Ba、La、Mg、Ca或Ce离子中的一种，B位为Fe、Co、Ni、Cu、Mn离子中的一种。将该催化剂用于硫化氢中高温(300～600℃)选择氧化反应有良好的效果，具有耐温度波动、高催化活性和高硫选择性的特点，本发明还提供了采用其在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法，耐受高温波动的催化剂更加符合实际的工业需求。

说明书

技术领域

本发明属于酸性气治理与硫资源回收领域，具体涉及一种六铝酸盐催化剂及采用其在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法。

背景技术

煤、石油、天然气等化工行业在生产过程中会产生大量含硫化氢(H

H

硫化氢选择氧化技术不受热力学平衡限制，不受硫化氢浓度限制，工艺流程简单，理论上可以实现硫化氢的完全转化。在选择氧化催化剂的作用下，硫化氢可以直接转化为硫磺，实现硫磺回收，减少硫化氢、二氧化硫等气体的排放。硫化氢选择氧化技术不仅可以用于贫酸性气的处理，还可以应用于克劳斯尾气的治理。

催化剂在硫化氢选择氧化反应中起到关键性的作用，硫化氢的转化率和硫选择性都取决于催化剂的性能。此外，根据反应R

发明内容

为解决现有的硫化氢选择氧化催化剂高温稳定性差、活性低而无法适用于贫酸性气处理的问题，本发明的目的是提供一种六铝酸盐催化剂，将其用于硫化氢中高温选择氧化反应有良好的效果，具有耐温度波动、高催化活性和高硫选择性的特点；本发明还提供采用其在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法。

本发明是采用以下技术方案实现的：

本发明所述的六铝酸盐催化剂，通式为A

所述的六铝酸盐催化剂采用共沉淀法合成。

本发明所述的采用六铝酸盐催化剂在中高温条件下硫化氢选择氧化制硫的方法，用于贫酸性气或克劳斯尾气中硫化氢选择氧化制备单质硫，硫化氢中高温选择氧化反应的反应温度为300-600℃。

所述的硫化氢体积浓度为0.1-12％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的六铝酸盐材料具有非常优异的抗烧结和高温催化活性，晶格中的A位离子和B位的Al

附图说明

图1为实施例2制备的不同过渡金属取代镧系六铝酸盐催化剂的XRD谱图；

图2为不同过渡金属取代镧系六铝酸盐催化剂上中高温硫化氢选择氧化反应的硫化氢转化率曲线；

图3为不同过渡金属取代镧系六铝酸盐催化剂上中高温硫化氢选择氧化反应的硫选择性曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下面列举实例说明本发明中六铝酸盐材料的制备方法及其用于中高温硫化氢选择氧化过程的催化性能。

实施例1：A位(Mg、Ba、La)取代六铝酸盐催化材料的制备

按照1：12的比例分别称取硝酸镧(或硝酸钡、硝酸镁)和硝酸铝金属盐溶于150ml去离子水中，记为溶液A；称取70.7g碳酸铵溶解于300ml去离子水，记为溶液B；在60℃水浴加热条件下，采用双股并流法将溶液A和溶液B同时滴加到150ml去离子水中，控制pH为8，并不断搅拌，待沉淀完全后，于60℃老化4h；经过离心、洗涤后，放入120℃烘箱中干燥整夜；随后于马弗炉中500℃煅烧2h，再1200℃煅烧4h，最终得到LaAl

实施例2：B位过渡金属(Fe、Co、Ni、Cu、Mn)取代镧系六铝酸盐催化材料的制备

按照与实施例1中相同的方法，调整各原料的种类和用量，最终制备得到LaFeAl

实施例3：不同铜掺杂量(y＝0.5、1、2.5)镧系六铝酸盐催化材料的制备

按照与实施例1中相同的方法，调整硝酸铜的比例和用量，最终制备得到LaCu

实施例4：不同催化材料上中高温硫化氢选择氧化反应的活性评价测试

采用实验室小型固定床连续流动反应评价装置进行硫化氢选择氧化反应的活性评价测试。称取1ml粒径大小为40-60目的催化剂放入石英反应管内。使用质量流量计控制反应气体的流量，H

硫化氢转化率＝(进口气中硫化氢气体的浓度-出口气中硫化氢气体的浓度)/进口气中硫化氢气体的浓度×100％；

硫选择性＝(进口气中硫化氢气体的浓度-出口气中硫化氢气体的浓度-出口气中二氧化硫气体的浓度)/(进口气中硫化氢气体的浓度-出口气中硫化氢气体的浓度)×100％。

实施例5：A位(Mg、Ba、La)取代六铝酸盐催化剂上硫化氢选择氧化反应的催化性能

采用实施例4中的方法进行活性评价测试，催化性能如下表所示。

实施例6：过渡金属(Fe、Co、Ni、Cu、Mn)取代镧系六铝酸盐催化剂上硫化氢选择氧化反应的催化性能

采用实施例4中的方法进行活性评价测试，催化性能如图2、3所示。结果显示除Mn取代的六铝酸盐催化剂硫化氢转化率相对较差以外，其它过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni)取代的镧系六铝酸盐催化剂都有很好的硫化氢转化率，在300～550℃温度区间内均能实现80％以上的转化。而对于硫选择性来说，除Fe、Mn取代的六铝酸盐催化剂在300～400℃温度区间相对较低外，几乎所有催化剂在300～550℃温度区间内都能实现83％以上的硫选择性。

实施例7：不同铜掺杂量(0.5、1、2.5)镧系六铝酸盐催化剂上硫化氢选择氧化反应的催化性能

采用实施例4中的方法进行反应评价测试，催化性能如下表所示。