硫化氢选择氧化催化剂的研制刘剑利目录1前言2催化剂的制备3催化剂活性评价4结论前言•直接氧化法：操作简单、硫回收率较高。•超级克劳斯工艺：荷兰Comprimo公司、VEG气体研究院、Utrech大学,已建成100多套。•国内现状：已建成10余套；重庆天然气净化厂3套，硫磺回收率99.23％～99.55％兖州煤业榆林能化公司，硫磺回收率99.0％，排放气SO2≤0.0336％。前言•催化剂：国外已开发4代，价格昂贵。•中石化齐鲁分公司研究院：硫化氢的转化率达到95％以上，硫磺产率达到90％以上。反应原理反应原理反应对水是敏感的，要求载体是惰性的。如果载体有催化活性，原料气中的水会导致反应向生成硫化氢和二氧化硫的方向进行，使得至少一部分硫再转化为硫化氢和二氧化硫，虽然氧可以将硫化氢重新氧化为硫和水，但这些反应同时发生，势必会降低催化剂的选择性。催化剂的制备挤条载体催化剂催化剂的制备表1催化剂物化性质比较项目LS-03催化剂A催化剂外观φ3条形φ3条形孔容/ml.g-10.490.50比表面积/m2.g-152.143.8强度/N.cm-110882物相无定形无定形催化剂活性评价图1微反评价装置工艺流程MFC1CV1BV310ml硫磺微反装置F7P13PI3BV1PI02F1H2BV1PRV1PI0101TIC01TIDRYERPIBEPC3BV2NV8GCDRYERBV2NV1MFC2CV2BV6PI04F2O2BV4PRV2PI03BV5NV2MFC3CV3BV9PI06F3H2SBV7PRV3PI05BV8NV3MFC4CV4BV12PI08F4SO2BV10PRV4PI07BV11NV4MFC5CV5BV15PI10F5N2BV13PRV5PI09BV14NV5MFC6CV6BV18PI12F6CS2BV16PRV6PI11BV17NV6OVENBV19NV7TRAPF8P:计量泵MFC1-6:质量流量控制器EPC:电子压力控制器PRV1-6:减压阀OVEN:加热箱COOLER:冷却池TRAP:捕集器DRYER:干燥器BV1-22:球阀NV1-8截止阀CV1-6:单向阀3BV1-2:三通球阀F1-8:过滤器TIC01:温度控制TI01:反应温度显示PI01-13:压力表PIB:标准压力表GC：气相色谱仪V1V2V3V4RHC:低温浴槽V1:原料罐V2:鼓泡器V3:脱水罐V4:碱洗罐VENTRHCBV20BV21BV22实验室评价装置催化剂活性评价反应条件：入口气体体积组成为H2S1%、O21.5％、H2O30%，其余为N2，气体体积空速为1600h-1，反应温度为200℃。反应温度对催化剂活性的影响7580859095100％180200220240260温度/℃转化率选择性硫磺产率图2反应温度对催化剂活性的影响反应条件：入口气体组成为H2S1%、O21.5％、H2O30%，其余为N2，气体体积空速为1600h-1。反应温度对催化剂活性的影响•反应温度的升高，转化率提高，选择性下降；•温度升高，可以促进硫化氢的转化，提高转化率；•硫化氢制硫反应为放热反应，温度升高，形成热点，热点会促进硫氧化生成二氧化硫，降低了选择性。不同空速对催化剂活性的影响反应条件：入口气体组成为H2S1%、O21.5％、H2O30%，其余为N2，反应温度为200℃。86889092949698100％800120016002000空速/h-1转化率选择性硫磺产率图3空速对催化剂活性的影响硫化氢浓度对催化剂活性的影响反应条件：入口气体组成为H2S0.5-3%、O2量为按反应后剩余2％、H2O30%，其余为N2，反应温度为200℃，空速为1600h-1。86889092949698100％0.511.523H2S浓度，％（v)转化率选择性硫磺产率图4硫化氢浓度对催化剂活性的影响氧含量对催化剂活性的影响反应条件：入口气体组成为H2S1%、O20.5－5％、H2O30%，其余为N2，反应温度为200℃，空速为1600h-1。828486889092949698100％0.51.52.53.55氧含量，％转化率选择性硫磺产率图5氧含量对催化剂活性的影响氧含量对催化剂活性的影响表2反应前后气体中氧含量反应前氧含量，v%0.51.52.53.55反应后氧含量，v%01.02.03.04.5催化剂稳定性考察反应条件：入口气体组成为H2S1%、O21.5％、H2O30%，其余为N2，反应温度为200℃，空速为1600h-1。图6催化剂稳定性考察010020030040050050556065707580859095100%时间/h硫磺产率转化率选择性与国外同类催化剂性能比较表3催化剂活性比较温度℃180200220240LS-03催化剂转化率，％96989999选择性，％96959188硫磺产率，％92939087A催化剂转化率，％979899100选择性，％95959086硫磺产率，％92938986评价条件：入口气体组成H2S1%、O21.5％、H2O30%，其余N2，空速1600h-1，反应温度200℃。结论•以氧化硅为载体，采用浸渍法制备工艺，开发了LS-03硫化氢选择氧化制硫催化剂。•在硫化氢体积浓度为1-3%、气体体积空速为1600h-1、反应温度为200℃条件下，LS-03催化剂转化率可达95％以上，硫磺产率可保持在90％以上，催化剂表现出良好的催化活性。•与国外同类催化剂相比，LS-03硫化氢选择氧化制硫催化剂在物化性质和催化活性上达到同等水平。
