摘要：硫磺回收装置尾气的焚烧处理分为热焚烧和催化焚烧两种工艺。热焚烧处理温度较高，一般在 600 ～800 ℃，消耗大量的燃料和氧，装置能耗高，温室气体 CO 2 的量较大，并经常出现温度过低导致焚烧不完全或温度过高导致焚烧炉变形等情况。催化焚烧是在较低的温度(一般 200 ～400℃)及催化剂作用下把 H 2 S 等硫化物转化为 SO 2 ，使用此工艺可显著降低装置能耗和操作费用，但装置建设成本比热焚烧工艺略高 。鉴于此，本文对硫回收尾气催化焚烧催化剂进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：硫磺；尾气残余；H 2 S；催化焚烧；催化剂
一、试验部分
1、催化剂的制备
1. 1 原料及设备
试验中所用的催化剂原料见表1，试验中所用的设备见表 2。
2、分析方法
硫磺回收过程气中 H 2 S、SO 2 、氧含量按 Q/R025—2007 方法测定;催化剂比表面积按 GB/T6609. 35—2009 方法测定;催化剂孔体积按 GB/T6609. 35—2009 方法测定;催化剂颗粒压碎强度按 HG/T 2783—1996 方法测定;催化剂 XRD 衍射按 Q/SH 3160. R064—2007 方法测定。
3、催化剂活性评价
以 2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O 作为指标反应，考察催化剂的活性，入口气体组成(体积分数):H 2 S 0. 2% ～2. 0%、O 2 2% ～8%、H 2 O 5% ～40%，其余为 N 2 ，气体体积空速为 3 000 ～ 8 000h－1 ，反应温度为 240 ～ 300 ℃。根据下式计算H 2 S 的转化率和 SO 2 的生成率。
二、结果与讨论
1、催化剂制备重复性考察
LSI － 01 催化焚烧催化剂采用浸渍法制备，在实验室条件下考察载体种类、载体预处理温度、催化剂活性组分的优化、浸渍顺序、活性组分含量及复配比例对催化剂活性的影响，并对催化剂制备的重复性进行考察。催化剂制备的重复性列于表 3 中。
从表 3 中数据可以看出，LSI － 01 催化剂具有良好的制备重复性，说明催化剂制备工艺可行，配方合理。
2、反应温度对催化剂活性的影响
在入口气体组成(体积分数):H 2 S 1%、O 24%、H 2 O 30%，其余为 N 2 ，气体体积空速为 5 000h－1 条件下，进行不同温度对催化剂活性影响的考察，结果见图 2。
由图 3 可以看出，随着反应空速的增大，催化剂的 H 2 S 转化率和 SO 2 生成率呈现逐渐下降的趋势。
4、不同的 V(O 2 )∶ V(H 2 S)比值对催化剂活性的影响
在反应温度为 290 ℃、空速 5 000 h－1 的条件下，固定原料气中 H 2 S 气体体积分数为 1% 不变，考察了不同的 V(O 2 )∶ V(H 2 S)比值对催化剂活性的影响，结果见图 4。
6、不同水蒸气含量对催化剂活性的影响
在入口气体组成(体积分数):H 2 S 1%、O 24%、H 2 O 5% ～40%，其余为 N 2 ，反应温度为 260℃，气体体积空速为 5 000 h－1条件下，进行了不同水蒸气含量对催化剂活性影响的考察，结果见图 6。
从图 6 中数据可以看出，随着原料气中水蒸气体积分数的增加，催化剂 H 2 S 转化率和 SO 2 生成率逐渐下降。这说明水的存在限制了催化剂活性。这是由于 H 2 S 氧化反应如下:2H 2 S + 3O 2 →2SO 2 +2H 2 O。水是该反应的生成物，如果水蒸气体积分数过高，会抑制反应向右进行。
7、与国外同类催化剂对比
LSI －01 催化焚烧催化剂与目前广泛工业化应用的进口参比催化剂 X 进行了物化性质及催化活性的对比。
7. 1 催化剂物化性质
对 LSI －01 H 2 S 催化焚烧催化剂和国外同类催化剂 X 进行了物化性质比较，结果见表 4。从表 4 中数据可以看出，制备的催化焚烧催化剂其主要物化性能指标全面达到和超过了进口催化剂水平。
7. 2 催化剂催化性能
对 LSI －01 H 2 S 催化焚烧催化剂和国外同类催化剂 X 进行了不同温度下催化活性比较，结果见表 5。
从表 5 中数据可以看出，制备的 LSI － 01H 2 S 催化焚烧催化剂的催化性能优于国外同类催化剂 X。
结束语
开发的硫磺装置尾气残余 H 2 S 催化焚烧LSI －01 催化剂，其催化剂制备工艺可行，配方合理。在 H 2 S 体积分数为1%、气体体积空速为5 000 h－1 、反应温度为 290 ℃条件下，LSI － 01 催化剂 H 2 S 转化率可达 100%，SO 2 生成率可保持在 98%以上，催化剂表现出良好的催化活性及活性稳定性。与国外同类催化剂相比，LSI －01 H 2 S 催化焚烧催化剂在物化性质和催化性能上达到或优于国外同类催化剂水平。
参考文献:
[1]郑蓉. 高碳硫比天然气净化及酸气处理工艺研究[D].西南石油大学,2014.
[2]张勇,杜娟,闵刚,卢铭. 硫黄回收装置尾气焚烧炉燃烧策略研究[J]. 天然气与石油,2014,32(01):19-21+8.
[3]魏振军,王斌. 20kt/a硫回收装置开车运行情况总结[J]. 化肥工业,2014,41(05):53-57.
[4]曾婉昀. 重污染行业有机废气来源及净化技术[D].浙江大学,2014.
论文作者:王优
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/19
标签：催化剂论文; 活性论文; 体积论文; 温度论文; 气体论文; 空速论文; 尾气论文; 《防护工程》2017年第35期论文;