JPH0446885B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0446885B2
JPH0446885B2 JP57018691A JP1869182A JPH0446885B2 JP H0446885 B2 JPH0446885 B2 JP H0446885B2 JP 57018691 A JP57018691 A JP 57018691A JP 1869182 A JP1869182 A JP 1869182A JP H0446885 B2 JPH0446885 B2 JP H0446885B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bismuth
catalyst
vanadium
gas stream
reaction zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57018691A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58156508A (en
Inventor
Uiriamu Waado Jon
Henrii Hatsusu Robaato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YUNOKARU CORP
Original Assignee
YUNOKARU CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YUNOKARU CORP filed Critical YUNOKARU CORP
Priority to JP57018691A priority Critical patent/JPS58156508A/en
Publication of JPS58156508A publication Critical patent/JPS58156508A/en
Publication of JPH0446885B2 publication Critical patent/JPH0446885B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はH2Sを酸化する方法、特にH2Sを著し
い分量の水蒸気の存在下で硫黄に接触酸化する方
法に関するものである。 現在の空気汚染の規制は、大気に放出できる
H2Sの分量に関して、極めて制限している。ある
場合には、ガス流が約10ppmV以上のH2Sを含す
場合には、ガス流を大気に放出できない。従つ
て、大気に放出する前にガス流からH2Sを除去す
るための多くの方法が開発されてきた。 H2Sを除去する技術として知られている1つの
方法は接触酸化で、即ちH2Sを含むガス流を空気
または遊離の酸素と混和し、次いで得られた混合
物を、H2Sを所望により硫黄元素蒸気またはSO2
或いは両者に転化するような適当な条件下で、粒
状触媒床に通過させる。H2Sを硫黄またはSO2
気相転化するのに有用な触媒の1つは米国特許第
4092404号明細書に開示されている。この触媒は
アルミナまたはシリカ−アルミナのような耐火性
酸化物に担持された1種または2種以上の酸化バ
ナジウムまたは硫化バナジウムから成る。他のか
かる触媒は米国特許第4012486号明細書に関示さ
れており、この明細書の記載によるとビスマスか
ら成る活性成分を有する触媒を用いてH2Sを接触
的に燃焼してSO2にする。 比較すると、H2SをSO2に酸化するには、米国
特許第4012486号のビスマス触媒は一般に、米国
特許第4092404号のバナジア触媒より活性が低い
ことが分る。他方約0.07Kg/cm2(約1.0psia)、通
常は少なくとも0.28Kg/cm2(4.0psia)の水蒸気分
圧で水蒸気を含む地熱力プラントから排出される
オフガスのようなガス流からH2Sを除去する場
合、ビスマス触媒は約316℃(600〓)以下の操作
温度ではバナジア触媒よりも安定である。一般
に、バナジア触媒は約0.07Kg/cm2(約1.0psia)以
下の分圧または約316℃(約600〓)以上の操作温
度において水蒸気の存在下で満足すべき安定性を
有するが、316℃(600〓)以下の温度および約
0.07Kg/cm2(約1.0psia)以上、特に0.105Kg/cm2
(1.5psia)またはこれ以上の水蒸気分圧を組合わ
せた条件では、バナジア触媒は急速に失活する。
この失活の理由は、酸化バナジウムまたは硫化バ
ナジウム活性触媒成分がバナジウムの活性の低い
形態のもの、例えば硫酸バナジル(VOSO4)に
転化する一連の複雑な化学反応に基因すると考え
られる。 上述のように、バナジア触媒はH2Sの酸化に対
し極めて活性であり、1976年6月28日に出願した
米国特許出願第700513号(米国特許第4243647号)
に開示されているように、かかる触媒はH2Sを酸
素またはSO2のいずれかとの反応により硫黄に酸
化するために極めて有用であることが立証され
た。約0.07Kg/cm2(約1.0psia)以下の水蒸気の存
在下で、バナジア触媒は著しく安定であり、僅か
に失活されるだけで1年以上に亘つてH2Sを硫黄
に転化することができる。しかし、このバナジア
触媒のすぐれた性質にもかかわらず、本発明の目
的は水蒸気の存在下でバナジウム含有触媒の安定
性を改良するだけでなく、H2Sを硫黄に転化する
活性を著しく改善することにある。さらに特に水
蒸気に関連して、本発明の目的は約0.07Kg/cm2
(約1.0psia)以上、特に約0.105Kg/cm2(約
1.5psia)さらに特に約0.14Kg/cm2(約2.0psia)
以上の分圧で水蒸気の存在下にH2Sを接触酸化す
る方法を提供するにある。また本発明の目的は、
H2Sを酸化する間に存在し得るH2,CO,NH3
よびCH4のような成分を酸化することなく、前記
方法を達成することにある。 ビスマスおよびバナジウム成分を含む触媒は、
硫化水素の気相酸化に対し、特に水蒸気の存在下
で、活性が高く安定であることを確かめた。かか
る触媒はバナジア触媒の高活性とビスマス触媒の
安定性とを有する。さらに、本発明の触媒は一般
にビスマスまたはバナジウムを単独に含む触媒よ
りも水蒸気の存在下で、特に約316℃(600〓)以
下の操作温度で著しく安定であることを見出し
た。 本発明の触媒は、約0.07Kg/cm2(約1.0psia)以
上の分圧で水蒸気の存在下にH2Sを気相中に酸化
しなければならない場合に有効である。H2Sから
硫黄またはSO2に転化されるH2Sの各容量に対し
て等容量の水蒸気が生成するので、供給ガスの水
蒸気分圧が初めに約0.07Kg/cm2(約1.0psia)以下
であるが、触媒と接触する間に0.07Kg/cm2
(1.0psia)以上に増加するプロセスに本発明は有
用である。 本発明の利点は触媒の選択性が高いことにあ
る。H2,CO,NH3および6個以下の炭素原子を
有する飽和炭化水素ガス(即ち、軽炭化水素)か
ら成る群から選ばれた成分は本発明方法において
は酸化されない。また、H2Sの酸化は、約482℃
(約900〓)以下の温度で行う場合、殆どSO3を生
成しない。 さらに、極めて注目すべきことは、バナジウム
−ビスマス触媒は、H2Sを硫黄に転化するため匹
敵するバナジア触媒より活性が高いことを知見し
た。この知見は、バナジア触媒がそれ自体H2Sを
硫黄に転化するのに活性が大であるので、明らか
に驚くべきことであつた。然し匹敵するバナジウ
ム−ビスマス触媒は、活性がバナジア触媒より単
に大であるだけでなく、著しく大であることがわ
かつた。例えば後記の実施例6に示すように、シ
リカアルミナに担持した約10重量%の五酸化バナ
ジウムを主成分とする従来技術のバナジア触媒
は、約191℃(約375〓)の温度にて硫黄を生成す
るH2Sと酸素との間の反応を始めるために活性で
あるが同じ担体を有するが8.7重量%のバナジウ
ム成分と12.9重量%のビスマス成分を含むバナジ
ウム−ビスマス触媒は、149℃(300〓)以下の温
度にてH2Sを硫黄に転化する反応を始めるために
活性であることがわかる。 ここでバナジウムとビスマスを含む触媒または
バナジウムとビスマス成分を含む触媒とは、(1)バ
ナジウム元素とビスマス元素、(2)バナジウム元素
と1種または2種以上のビスマス化合物、(3)ビス
マス元素と1種または2種以上のバナジウム化合
物、(4)1種または2種以上のバナジウム化合物と
1種または2種以上のビスマス化合物、(5)1種ま
たは2種以上のビスマスとバナジウム化合物(例
えばバナジン酸ビスマス)、または(6)前記のいず
れかの組合せを含むH2Sを酸化するのに有効な触
媒を包含する。 本発明に用いる活性触媒は必須の活性成分とし
てバナジウムとビスマスを含む。必須の活性成分
は、V元素とBi元素として存在するかまたはバ
ナジウムおよびビスマス個々の化合物の混合物
(例えば、V2S5と混合したBi2S3)またはビスマ
スとバナジウムの化合物、例えばBi(VO33また
はBiVO4として存在してもよい。あるいはまた、
触媒の必須の活性成分としてバナジウムとビスマ
スの元素と化合物の任意の組合せを含む。好まし
い触媒は少なくとも1種の酸化バナジウムまたは
硫化バナジウム(例えば、V2O5,V2O3,V2S5
およびV2S3)、および少なくとも1種の酸化ビス
マスまたは硫化ビスマス(例えば、BiO,Bi2O3
Bi2O5,Bi2S3およびBi2O4)を含む。最も好まし
い触媒は少なくとも若干のバナジン酸ビスマス
(即ち、オルトバナジン酸塩として、BiVO4また
はBi2O3V2O5、メタバナジン酸塩Bi(VO33、ま
たはピロバナジン酸塩Bi4(V2O73)を含む。 代表的な触媒は緊密混合物中にバナジウムとビ
スマス成分を含み、触媒は主としてかかる混合物
から構成することができるが、バナジウムとビス
マス成分を、含浸または混練による如くして、キ
ヤリア物質と混合するのが極めて好ましい。通常
キヤリア(または担体)物質は、例えばアルミナ
−シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、
シリカ−アルミナ、シリカ−ジルコニア、シリカ
−チタニア、シリカ−マグネシア、シリカ−ジル
コニア−チタニアおよびこれらの組合せのような
好ましい耐火性酸化物を含む多孔耐火性酸化物か
ら成る。適当な耐火酸化物には酸性金属リン酸塩
およびヒ酸塩、例えばリン酸アルミニウム、リン
酸ホウ素、ヒ酸アルミニウム、リン酸クロム等が
含まれる。他の適当な担体には、疎水性結晶性シ
リカ、例えば米国特許第4061724号明細書に記載
されているシリカライトが含まれる(ここに用い
られているように、約0.5c.c./g以下の水を吸収
することができる場合には、耐火性酸化物は疎水
性である)。また天然または合成の無定形および
結晶性アルミノシリケートゼオライトが適当であ
る。最も有用な結晶性アルミノシリケートゼオラ
イトはイオン交換処理してイオン交換できるアル
カリまたはアルカリ土類成分を殆どすべて除去す
る。特にアルカリおよびアルカリ土類成分を殆ど
含まない疎水性の結晶性アルミノ−シリケートが
有用である。かかるゼオライトを例示すると、米
国特許第3702886号明細書に開示されているZSM
−5ゼオライト、米国特許第3709979号明細書に
開示されているZSM−11ゼオライトおよび米国
特許第4019880号明細書に開示されている疎水性
ゼオライトがある。この種のゼオライトはシリカ
対アルミナの比率が高いことに特徴がある。 最高に好ましい耐火性酸化物担体は、アルミナ
が少なくとも10重量%、好ましくは約20〜30重量
%の割合で存在する場合のシリカ−アルミナであ
る。この種の担体から調製した触媒は通常大抵の
他の耐火性酸化物から調製した触媒よりも、H2S
を酸化するための活性が大きい。さらに、かかる
担体は硫酸化に対する耐性が大きく、即ち、SO3
および/またはSO2とO2の存在下で、かかる担体
は硫酸アルミニウムの生成およびこれによる表面
積、破砕力および活性の損失をおこしにくい。一
般に、少なくとも10重量%のアルミナを含むシリ
カ−アルミナ担体を用いて調製した触媒は、後述
する処理条件下の硫酸化に基因する失活をおこし
ても僅かであることが期待される。 バナジウムとビスマス成分を耐火性酸化物担体
と組合わせる数種の方法が業界で知られている。
かかる方法の1つに含浸がある。即ち、75%
SiO2−25%Al2O3シリカ−アルミナのペレツトま
たは押出品のような適当な担体をバナジン酸アン
モニウム(または他の可溶性バナジウム化合物)
溶液と接触させ、高温(通常は約110℃(230〓))
で乾燥し、次いでビスマス塩溶液、例えば硝酸ビ
スマスまたは塩化ビスマスの酸性溶液と接触させ
る。またこの複合体を種々の混練技術のいずれか
によつて調製することができる。代表的な方法は
シリカアルミナを、固体メタバナジン酸アンモニ
ウム固体硝酸ビスマスおよび十分な水と混練して
型に通して押出すのに適するペーストをつくる。
さらに好ましくは、バナジウム塩とビスマス塩の
いずれか一方または両方を溶液の形で混練物質に
加えることができる。好適例においては、シリカ
−アルミナの混合物、硝酸ビスマスの希硝酸溶液
およびメタバナジン酸アンモニウムの水溶液を混
練する。或いはまた、シリカ−アルミナまたは他
の耐火性酸化物を、例えばメタバナジン酸アンモ
ニウム溶液と混練し、次いで高温で乾燥またはか
焼し、次いでビスマス塩の水溶液、例えば硝酸ビ
スマスの希硝酸溶液と混練する。また混練のシリ
カ−アルミナと1種または2種以上のバナジン酸
ビスマスとを水の存在で混合することにより行う
ことができる。さらにまた、含浸および混練技術
の組合せ、例えばシリカ−アルミナにバナジン酸
アンモニウムを含浸し、か焼し、次いで硝酸ビス
マスまたは塩化ビスマスの酸性溶液と混練するこ
とにより、複合物を調製することができる。 複合体を前記含浸および/または混練方法のい
ずれかまたはこれらに相当する方法により調製し
た後、これを通常約371゜〜約871℃(約700゜〜約
1600〓)、好ましくは482゜〜649℃(900゜〜1200
〓)の温度でか焼する。か焼により大部分酸化物
の形でバナジウムとビスマスを含む触媒が生成す
るが、通常371゜〜871℃(700゜〜1600〓)のか焼
により、X線回折分析により検出されるに十分な
バナジン酸ビスマスを通常単斜晶オルトバナジン
酸ビスマス(BiVO4)の形態で生成する。オル
トバナジン酸ビスマスおよび他のバナジン酸ビス
マスは通常、バナジン酸ビスマスを慎重に添加す
ることなく含浸または混練する場合でも生成す
る。例えばシリカ−アルミナをメタバナジン酸ア
ンモニウムと混練し(実施例)、次いでさらに
硝酸ビスマスの酸性溶液と混練し、押出し、粒子
状に裁断し、482゜〜538℃(900゜〜1000〓)にか
焼する場合、最終生成物はX線回折分析により検
出されるに十分のオルトバナジン酸ビスマスを含
む。 本発明は、制限されるべきものではないが、バ
ナジン酸ビスマスを含む触媒はバナジン酸ビスマ
スを含まない触媒よりも活性で安定である。この
ことは特にオルトバナジン酸ビスマス(BiVO4
に関してあてはまる。また、バナジウム成分のみ
またはビスマス成分のみを含む触媒の場合より
も、水蒸気の存在で触媒の安定性が高いのは、バ
ナジン酸ビスマスの存在によるからであると考え
られる。従つて、バナジン酸ビスマス、特にオル
トバナジン酸ビスマスを含む触媒が本発明では好
ましい。 仕上げた触媒は、任意の含量のバナジウムおよ
びビスマスを含むことができるが、好ましくはそ
れぞれV2O5およびBi2O3として計算すると、少な
くとも5.0重量%のバナジウムおよび5.0重量%の
ビスマスを含む。いずれかの金属を5.0重量%よ
り少く含む触媒は、バナジウム成分またはビスマ
ス成分のいずれかだけを含む触媒より活性または
安定性があるが、各成分を少なくとも5.0重量%
含む触媒よりも幾分活性と安定性が小さい。触媒
は各成分を5〜15%含むことが好ましく、所要に
応じて各成分を40重量%まで含むことができる。
1種の適切な触媒は、バナジウムがV2O5として
計算して少なくとも7重量%存在し、ビスマスが
Bi2O3として計算して8〜20重量%存在する担持
されたバナジウムおよびビスマス組成物を含むこ
とができる。著しく好ましい触媒はV2O5として
約7〜15重量%のバナジウムおよびBi2O3として
約8〜20重量%のビスマスを含み、最も好ましい
触媒はV2O5として少なくとも8.0重量%のバナジ
ウム成分およびBi2O3として少なくとも10重量%
のビスマス成分を含む(触媒の活性金属成分の割
合に関する計算はすべて、それぞれV2O5および
Bi2O3としてバナジウムおよびビスマスの重量%
を記録した。従つて、それぞれ0.1gの重量でバ
ナジウム元素、ビスマス元全、硫化ビスマス
(Bi2S3)、硫化バナジウム(V2S5)、およびオル
トバナジン酸ビスマス(BiVO4)を含む、5g
の重さの触媒粒子は、V2O5として5.52重量%の
割合でバナジウム成分を含み、Bi2O3として5.48
重量%の割合でビスマス成分を含む)。 次の2実施例は、本発明に有用な好ましい触媒
調製方法を示すものである。 実施例 高アルミナクラツキング触媒としてデービソ
ン・ケミカル・デイビジヨン・オブ・ダブリユ・
アール・グレース・アンド・カンパニーから市販
されている75%SiO2−25%Al2O3シリカ−アルミ
ナ421gをスチールミユラーに入れ、これに44.2
gのメタバナジン酸アンモニウム(NH4VO3
および6gの粉末メチルセルロースを添加した。
混合物を45分間混練した。次いで200c.c.の水と32
c.c.の濃硝酸とから成る液体に88.8gの硝酸ビスマ
ス(Bi(NO335H2O)を溶かして溶液を調製し
た。先に混練した混合物にこの溶液を添加し、15
分間混練を続けた。次いで15分間71c.c.の水と混練
して押出し可能なペーストを生成した。次いで、
得られたペーストを3.2mm(1/8インチ)の直径の
ダイス型に通して押出し、約3.2〜12.7mm(約1/2
〜1/2インチ)の長さの粒子に切断した。押出物
を一夜110℃(230〓)の温度で乾燥した。次いで
2時間500℃(932〓)の温度で空気中にてか焼し
た。得られた触媒はV2O5として9.1重量%のバナ
ジウム成分およびBi2O3として11.2重量%のビス
マス成分を含んでいた。触媒はX線で検出できる
量のオルトバナジン酸ビスマスを含んでいた。 実施例 十分な量のメタバナジン酸アンモニウム
(NH4VO3)を前記実施例に述べた高アルミナシ
リカ−アルミナと混練した。押出した後3.2mm
(1/8インチ)の直径、1.6〜12.7mm(1/16〜1/2イ
ンチ)の円筒状押出物に切断し、2時間空気中で
約500℃(932〓)の温度にてか焼した。得られた
生成物はV2O5として10重量%のバナジウム成分
を含んでいた。35gの硝酸ビスマス(Bi
(NO33・5H2O)を100c.c.の水と15c.c.の濃硝酸の
混合液に溶解し、これに水を加えて120c.c.にした
溶液と、100gの前記の生成物とを接触させた。
2時間溶液を押出物と接触させて完全に含浸させ
た。次いで押出物を過し、110℃(230〓)にて
一夜乾燥し、500℃(932〓)で2時間空気の存在
下でか焼した。得られた触媒はX線で検出できる
量のオルトバナジン酸ビスマスを含み、さらに
V2O5として8.63重量%のバナジウム成分および
Bi2O3として11.6重量%のビスマス成分を含んで
いた。 前記方法またはこれらに明らかに対応する方法
により調製した触媒はH2Sを所望によりSO2、硫
黄または両方の組合せに酸化する気相酸化に対し
高活性であることが判つた。更に、かかる触媒は
121゜〜482℃(250゜〜900〓)の温度範囲で、SO3
を殆ど生成することなく、またH2、CO、NH3
たはH2Sと共存し得る軽質炭化水素を酸化するこ
となく、H2Sを選択的に酸化する。特に重要なこ
とは、水蒸気の存在下で触媒が著しく安定なこと
である。約0.07Kg/cm2(約1.0psia)以上の分圧に
て水蒸気が存在する約316℃(約600〓)以下の温
度でH2Sを酸化する触媒の寿命は少なくとも90
日、通常は少なくとも1年である。特にこの触媒
は、少なくとも0.105Kg/cm2(1.5psia)、好ましく
は少なくとも0.28Kg/cm2(4.0psia)の水蒸気分圧
にて、特に約0.7Kg/cm2(10.0psia)までの水蒸気
分圧にて、H2Sを酸化するのに有効である。有効
な結果を得るには、例えば約0.63Kg/cm2(約
9.0psia)の分圧の水蒸気の存在下で約193℃
(380〓)の温度にて酸素と反応させて、H2Sを硫
黄元素に転化する。 所定のガス流中のH2Sを硫黄元素またはSO2
転化するかどうかの選択は、大部分地区の空気汚
染規制に左右される。代表的には、大気中に排出
することができるH2Sの最大濃度は約10ppmVで
あるが、SO2は約500ppmV〜2.0容量%の範囲で
変化する最大濃度で排出することができる。従つ
て、H2Sの燃焼即ち、H2SのSO2への転化は、通
常約10ppmV〜2.0容量%のH2Sを含むガス流に対
して行われるが、硫黄元素に転化するため処理さ
れる典型的なガス流は、少なくとも約500ppmV
のH2S、通常500ppmV〜10.0容量%のH2S、好ま
しくは50ppmV〜5.0重量%のH2S、最適には
500ppmV〜2.0容量%のH2Sを含む。 即ち、本発明方法で処理されるガス流は、H2S
の他に、N2,CO2,CO,H2,SO2,O2,Ar,
NH3,H2Oおよび軽質炭化水素のような成分の
いずれかを含む。ここで処理する代表的なガス流
は、サワー天然ガス、地熱水蒸気によるオフガス
および高温−ガス化石炭またはガス化残油のよう
なH2Sを含むガス流である。またこのガス流は硫
黄含有成分、例えばCOS,CS2および軽質メルカ
プタン(即ち、6個以下の炭素原子を含む飽和メ
ルカプタン)を含む場合がある。このような硫黄
含有成分が存在する場合、米国特許第3752877号
明細書に開示された方法によりガス流を前処理す
ることが好ましい。この方法によれば、CS2
COSおよび軽質メルカプタンを、SO2が存在する
場合にはSO2と一緒に高温(通常149゜〜538℃
(300゜〜900〓))にてCo,Mo,Fe,W,Niの内
の1種以上の有効触媒成分を含み、好ましくは
CoとMoまたはNiとMoを組合わせて含む触媒の
存在下で、H2および/または水蒸気と反応させ
て同時にH2Sに転化する。この前処理したガス流
はほぼ唯一のガス状硫黄成分としてH2Sを含み、
H2Sを所望のSO2および/または硫黄元素に転化
するように前記方法により処理することができ
る。 前記前処理法に特に適したガス流はクラウステ
ールガスである。本発明の触媒と接触させる前に
前処理することが好ましい他のガス流は、オレフ
インまたは芳香族炭化水素を含むガス流である。
オレフインは触媒表面に析出するガム生成により
触媒を失活し、ベンゼンのような芳香族はかなり
の量(例えば100ppmV)で存在する場合、操作
温度が約177℃(約350〓)以下であるとき触媒を
失活する。しかし、これら2つの失活のタイプは
一時的なものに過ぎず、オレフインの失活はガム
含有触媒の高温酸化により克服されまた芳香族の
失活は177℃(350〓)以上に操作温度を上げるこ
とにより克服される。また、芳香族またはオレフ
イン成分を含むガス流を本発明の触媒と接触させ
る前に予熱してこれら有害な成分を除去するよう
にすることが好ましい。特にオレフインを含むガ
ス流に適した前処理法の1つは、SO2,CS2
COSおよび軽質メルカプタンを含むガス流のた
めに特定した前記触媒と条件により接触水素化す
る。 燃焼処理すべきガス流は、次の反応式 (1) 2H2S+3O2→2SO2+2H2O で表わされる反応に必要な少なくとも化学量論的
量を与えるのに十分な酸素を含むかまたは十分な
酸素または空気を混和すべきである。さらに、化
学量論量より過剰、通常は化学量論量の約1.1〜
2.5倍の量で酸素が存在するのが好ましい。通常
断熱または等温反応器においてH2Sを燃焼するた
めに用いる他の条件は、 (a) 0.35〜35.15Kg/cm2(5〜500psia)、好ましく
は1.05〜5.27Kg/cm2(15〜75psia)の操作圧、 (b) 121゜〜538℃(250゜〜900〓)、好ましくは約
316℃(600〓)以下、特に好ましくは約232℃
(450〓)以下の入口操作温度、 (c) 100〜50000v/v/hr、好ましくは500〜
5000v/v/hrの空間速度である。操作条件を
適当に調節してH2Sの少なくとも90%をSO2
転化する。好ましくは、操作条件を調節して
H2Sの殆ど全部を転化する。H2Sを殆ど全部
SO2に転化する条件は、232℃(450〓)、3.5
Kg/cm2(50psia)、2000v/v/hr(16℃(60〓)
にて計算したガス容量)、化学量論量の2.2の空
気および供給ガス中2700ppmVのH2Sである。
次の実施例にはこれらの条件が適当であるこ
とを示す。 実施例 第1表に示した組成の供給ガス流を、40scc/
分の速度で供給した水蒸気および19.8scc/分の
速度で供給した空気と共に、460scc/分(16℃
(60〓)にて測定したガス容量)の速度で混合す
る。水蒸気含有7.7容量%および酸素含量約0.80
容量%(化学量論量の2.23倍)を含む得られたガ
ス混合物を、15日間、3.5Kg/cm2(50psia)の圧
力、232℃(450〓)の恒温および約2000v/v/
hrの空間速度にて、11.6重量%のビスマス成分
(Bi2O3として)および8.6重量%のバナジウム成
分(V2O5として)から成る触媒粒子15c.c.を含む
等温触媒反応器に通す。触媒は実施例に述べた
ように調製し、反応器内の水分圧は3.5Kg/cm2
(50psia)であつた。生成ガスを適当な質量分析
技術により15日目に分析し、結果を第1表に無水
を基準として示した。第1表に示すように、H2S
は完全にSO2に転化し、H2またはメタンは酸化
されていない。流出ガスのSO3含量は3〜
5.0ppmであつた。
The present invention relates to a process for oxidizing H2S , and in particular to a process for the catalytic oxidation of H2S to sulfur in the presence of significant amounts of water vapor. Current air pollution regulations allow emissions into the atmosphere
The amount of H 2 S is extremely limited. In some cases, a gas stream cannot be discharged to the atmosphere if it contains more than about 10 ppmV of H2S . Accordingly, many methods have been developed to remove H2S from gas streams prior to release to the atmosphere. One method known in the art for removing H2S is catalytic oxidation, i.e., a gas stream containing H2S is mixed with air or free oxygen, and the resulting mixture is then mixed with the desired H2S . elemental sulfur vapor or SO 2
Alternatively, it may be passed through a bed of particulate catalyst under suitable conditions to convert to both. One catalyst useful for the gas phase conversion of H2S to sulfur or SO2 is described in U.S. Pat.
It is disclosed in the specification of No. 4092404. The catalyst consists of one or more vanadium oxides or vanadium sulfides supported on a refractory oxide such as alumina or silica-alumina. Another such catalyst is disclosed in U.S. Pat. No. 4,012,486, which describes the catalytic combustion of H 2 S to SO 2 using a catalyst having an active component of bismuth. do. By comparison, the bismuth catalyst of US Pat. No. 4,012,486 is generally found to be less active than the vanadia catalyst of US Pat. No. 4,092,404 for oxidizing H 2 S to SO 2 . H 2 S from a gas stream such as the off-gas discharged from a geothermal power plant containing water vapor at a water vapor partial pressure of about 0.07 Kg/cm 2 ( about 1.0 psia), and typically at least 0.28 Kg/cm 2 (4.0 psia). Bismuth catalysts are more stable than vanadia catalysts at operating temperatures below about 316°C (600°C). Generally, vanadia catalysts have satisfactory stability in the presence of water vapor at partial pressures below about 1.0 psia or operating temperatures above about 600°C, but (600〓) or below and approx.
0.07Kg/cm 2 (approximately 1.0psia) or more, especially 0.105Kg/cm 2
(1.5 psia) or higher, the vanadia catalyst rapidly deactivates.
The reason for this deactivation is believed to be due to a complex series of chemical reactions in which the vanadium oxide or vanadium sulfide active catalyst components are converted to less active forms of vanadium, such as vanadyl sulfate (VOSO 4 ). As mentioned above, vanadia catalysts are highly active for the oxidation of H 2 S and are known as U.S. patent application Ser.
Such catalysts have proven extremely useful for oxidizing H 2 S to sulfur by reaction with either oxygen or SO 2 , as disclosed in . In the presence of water vapor below about 0.07 Kg/cm 2 (about 1.0 psia), vanadia catalysts are extremely stable and can convert H 2 S to sulfur for over a year with only slight deactivation. Can be done. However, despite the excellent properties of this vanadium catalyst, the objective of the present invention is not only to improve the stability of vanadium-containing catalysts in the presence of water vapor, but also to significantly improve the activity of converting H2S to sulfur. There is a particular thing. More particularly with regard to water vapor, the object of the present invention is to
(approximately 1.0psia) or more, especially approximately 0.105Kg/cm 2 (approximately
1.5 psia) and more particularly approximately 0.14 Kg/cm 2 (approximately 2.0 psia)
The object of the present invention is to provide a method for catalytically oxidizing H 2 S in the presence of water vapor at a partial pressure above. Further, the purpose of the present invention is to
The aim is to achieve the method without oxidizing components such as H 2 , CO, NH 3 and CH 4 that may be present during the oxidation of H 2 S. Catalysts containing bismuth and vanadium components are
We confirmed that it is highly active and stable for gas-phase oxidation of hydrogen sulfide, especially in the presence of water vapor. Such catalysts have the high activity of vanadia catalysts and the stability of bismuth catalysts. Furthermore, it has been found that the catalysts of the present invention are generally significantly more stable in the presence of water vapor than catalysts containing bismuth or vanadium alone, particularly at operating temperatures below about 316°C (600°C). The catalyst of the present invention is effective when H 2 S must be oxidized in the gas phase in the presence of water vapor at partial pressures greater than about 1.0 psia. Since an equal volume of water vapor is produced for each volume of H 2 S that is converted from H 2 S to sulfur or SO 2 , the water vapor partial pressure of the feed gas is initially about 0.07 Kg/cm 2 (about 1.0 psia). less than 0.07Kg/cm 2 while in contact with the catalyst
The present invention is useful for processes where the pressure increases above (1.0 psia). An advantage of the invention is the high selectivity of the catalyst. Components selected from the group consisting of H 2 , CO, NH 3 and saturated hydrocarbon gases having up to 6 carbon atoms (ie, light hydrocarbons) are not oxidized in the process of the present invention. In addition, the oxidation of H 2 S is approximately 482℃
(approximately 900〓) or below, almost no SO 3 is generated. Furthermore, and quite strikingly, vanadium-bismuth catalysts were found to be more active than comparable vanadia catalysts for converting H2S to sulfur. This finding was clearly surprising since the vanadia catalyst itself is highly active in converting H 2 S to sulfur. However, comparable vanadium-bismuth catalysts were found to have not just greater activity than vanadia catalysts, but significantly greater activity. For example, as shown in Example 6 below, a prior art vanadia catalyst containing about 10% by weight of vanadium pentoxide supported on silica alumina releases sulfur at a temperature of about 191°C (about 375°C). A vanadium-bismuth catalyst active but with the same support but containing 8.7% by weight vanadium component and 12.9% by weight bismuth component to initiate the reaction between the H 2 S produced and oxygen is heated at 149°C (300°C). 〓) It can be seen that it is active to initiate the reaction of converting H 2 S to sulfur at the following temperatures. Here, the catalyst containing vanadium and bismuth or the catalyst containing vanadium and bismuth components refers to (1) vanadium element and bismuth element, (2) vanadium element and one or more bismuth compounds, (3) bismuth element and one or more vanadium compounds; (4) one or more vanadium compounds and one or more bismuth compounds; (5) one or more bismuth and vanadium compounds (e.g. vanadium). bismuth acid), or (6) a combination of any of the foregoing. The active catalyst used in the present invention contains vanadium and bismuth as essential active components. The essential active ingredients are present as the elements V and Bi or as mixtures of vanadium and bismuth individual compounds (e.g. Bi 2 S 3 mixed with V 2 S 5 ) or as compounds of bismuth and vanadium, e.g. Bi(VO 3 ) May exist as 3 or BiVO4 . Or again,
Contains any combination of vanadium and bismuth elements and compounds as essential active components of the catalyst. Preferred catalysts include at least one vanadium oxide or sulfide (e.g. V 2 O 5 , V 2 O 3 , V 2 S 5 ,
and V 2 S 3 ), and at least one bismuth oxide or bismuth sulfide (e.g., BiO, Bi 2 O 3 ,
Bi 2 O 5 , Bi 2 S 3 and Bi 2 O 4 ). The most preferred catalysts are at least some bismuth vanadate (i.e., as orthovanadate, BiVO4 or Bi2O3V2O5, metavanadate Bi(VO3)3 , or pyrovanadate Bi4 ( V2 ) . O 7 ) including 3 ). Typical catalysts include vanadium and bismuth components in an intimate mixture, and although the catalyst can consist primarily of such a mixture, it is possible to mix the vanadium and bismuth components with a carrier material, such as by impregnation or kneading. Highly preferred. Common carrier materials include, for example, alumina-silica, zirconia, titania, magnesia,
Composed of porous refractory oxides, including preferred refractory oxides such as silica-alumina, silica-zirconia, silica-titania, silica-magnesia, silica-zirconia-titania, and combinations thereof. Suitable refractory oxides include acidic metal phosphates and arsenates such as aluminum phosphate, boron phosphate, aluminum arsenate, chromium phosphate, and the like. Other suitable supports include hydrophobic crystalline silica, such as the silicalite described in U.S. Pat. A refractory oxide is hydrophobic if it can absorb Also suitable are natural or synthetic amorphous and crystalline aluminosilicate zeolites. The most useful crystalline aluminosilicate zeolites are ion-exchange treated to remove nearly all ion-exchangeable alkali or alkaline earth components. Particularly useful are hydrophobic crystalline alumino-silicates containing almost no alkali or alkaline earth components. An example of such a zeolite is ZSM disclosed in U.S. Pat. No. 3,702,886.
-5 zeolite, the ZSM-11 zeolite disclosed in U.S. Pat. No. 3,709,979, and the hydrophobic zeolite disclosed in U.S. Pat. No. 4,019,880. This type of zeolite is characterized by a high silica to alumina ratio. The most preferred refractory oxide support is silica-alumina when the alumina is present in a proportion of at least 10% by weight, preferably about 20-30% by weight. Catalysts prepared from this type of support typically exhibit higher H 2 S
It has great activity for oxidizing. Furthermore, such supports are highly resistant to sulfation, i.e. SO 3
and/or in the presence of SO 2 and O 2 , such supports are less susceptible to the formation of aluminum sulfate and the resulting loss of surface area, crushing force and activity. In general, catalysts prepared using silica-alumina supports containing at least 10% by weight alumina are expected to experience little deactivation due to sulfation under the processing conditions described below. Several methods are known in the art for combining vanadium and bismuth components with refractory oxide supports.
One such method is impregnation. i.e. 75%
Ammonium vanadate (or other soluble vanadium compound) with a suitable support such as SiO 2 -25% Al 2 O 3 silica-alumina pellets or extrudates.
in contact with the solution and at high temperature (usually about 110℃ (230〓))
and then contacted with a bismuth salt solution, such as an acidic solution of bismuth nitrate or bismuth chloride. The composite can also be prepared by any of a variety of kneading techniques. A typical method is to knead silica alumina with solid ammonium metavanadate, solid bismuth nitrate, and sufficient water to create a paste suitable for extrusion through a mold.
More preferably, one or both of the vanadium and bismuth salts can be added to the kneaded material in the form of a solution. In a preferred embodiment, a silica-alumina mixture, a dilute nitric acid solution of bismuth nitrate, and an aqueous solution of ammonium metavanadate are kneaded. Alternatively, the silica-alumina or other refractory oxide is kneaded with, for example, an ammonium metavanadate solution, then dried or calcined at high temperature, and then kneaded with an aqueous solution of a bismuth salt, such as bismuth nitrate in dilute nitric acid. It can also be carried out by mixing kneaded silica-alumina and one or more types of bismuth vanadate in the presence of water. Furthermore, the composite can be prepared by a combination of impregnation and kneading techniques, such as impregnating silica-alumina with ammonium vanadate, calcining, and then kneading with an acidic solution of bismuth nitrate or bismuth chloride. After the composite is prepared by any of the impregnation and/or kneading methods described above or a method equivalent thereto, it is typically heated at a temperature of about 371° to about 871°C (about 700° to about
1600〓), preferably 482゜~649℃(900゜~1200゜
Calcinate at a temperature of 〓). Calcination produces a catalyst containing vanadium and bismuth mostly in oxide form, but calcination between 371° and 871°C (700° and 1600°) typically produces enough vanadium to be detected by X-ray diffraction analysis. Bismuth acid is usually produced in the form of monoclinic bismuth orthovanadate (BiVO 4 ). Bismuth orthovanadate and other bismuth vanadates are commonly formed even when impregnating or kneading without careful addition of bismuth vanadate. For example, silica-alumina is kneaded with ammonium metavanadate (example), then further kneaded with an acidic solution of bismuth nitrate, extruded, cut into particles, and calcined at 482°-538°C (900°-1000°). If so, the final product contains sufficient bismuth orthovanadate to be detected by X-ray diffraction analysis. Although the present invention is not limited to, catalysts containing bismuth vanadate are more active and stable than catalysts without bismuth vanadate. This is particularly true for bismuth orthovanadate ( BiVO4 ).
This applies to Further, the reason why the stability of the catalyst is higher in the presence of water vapor than in the case of a catalyst containing only a vanadium component or only a bismuth component is considered to be due to the presence of bismuth vanadate. Catalysts containing bismuth vanadate, especially bismuth orthovanadate, are therefore preferred according to the invention. The finished catalyst can contain any content of vanadium and bismuth , but preferably contains at least 5.0% by weight vanadium and 5.0% by weight bismuth , calculated as V2O5 and Bi2O3 , respectively. Catalysts containing less than 5.0% by weight of either metal are more active or stable than catalysts containing only either vanadium or bismuth components, but with at least 5.0% by weight of each component.
Somewhat less active and stable than containing catalysts. The catalyst preferably contains 5 to 15% of each component, and can contain up to 40% by weight of each component as required.
One suitable catalyst is one in which vanadium is present at least 7% by weight, calculated as V 2 O 5 and bismuth is present.
It may include a supported vanadium and bismuth composition present in an amount of 8-20% by weight calculated as Bi 2 O 3 . Highly preferred catalysts contain about 7-15 wt.% vanadium as V2O5 and about 8-20 wt.% bismuth as Bi2O3 , and most preferred catalysts contain at least 8.0 wt.% vanadium component as V2O5 . and at least 10% by weight as Bi2O3
containing a bismuth component of (all calculations regarding the proportion of the active metal component of the catalyst are V 2 O 5 and
Weight% of vanadium and bismuth as Bi2O3
was recorded. Therefore, 5 g containing elemental vanadium, elemental bismuth, bismuth sulfide (Bi 2 S 3 ), vanadium sulfide (V 2 S 5 ), and bismuth orthovanadate (BiVO 4 ) each weighing 0.1 g.
Catalyst particles weighing 5.52 % by weight as V2O5 and 5.48 % as Bi2O3
% by weight of bismuth components). The following two examples demonstrate preferred methods of preparing catalysts useful in the present invention. Example: Davison Chemical Division of Dubrill as a high alumina cracking catalyst.
421 g of 75% SiO 2 -25% Al 2 O 3 silica-alumina commercially available from Earl Grace & Company was placed in a steel miller, and 44.2
g of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 )
and 6 g of powdered methylcellulose were added.
The mixture was kneaded for 45 minutes. Then 200c.c. of water and 32
A solution was prepared by dissolving 88.8 g of bismuth nitrate (Bi(NO 3 ) 3 5H 2 O) in a liquid consisting of cc of concentrated nitric acid. Add this solution to the previously kneaded mixture and mix for 15 minutes.
Kneading was continued for a minute. It was then mixed with 71 c.c. of water for 15 minutes to produce an extrudable paste. Then,
The resulting paste is extruded through a 3.2 mm (1/8 inch) diameter die, approximately 3.2 to 12.7 mm (approximately 1/2
The particles were cut into ~1/2 inch) long particles. The extrudates were dried overnight at a temperature of 110°C (230°C). It was then calcined in air at a temperature of 500°C (932°C) for 2 hours. The resulting catalyst contained a vanadium component of 9.1% by weight as V 2 O 5 and a bismuth component of 11.2% by weight as Bi 2 O 3 . The catalyst contained X-ray detectable amounts of bismuth orthovanadate. EXAMPLE A sufficient amount of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) was mixed with the high alumina silica-alumina described in the previous example. 3.2mm after extrusion
(1/8 inch) diameter, cut into 1.6-12.7 mm (1/16-1/2 inch) cylindrical extrudates and calcined at a temperature of about 500 °C (932〓) in air for 2 hours. did. The product obtained contained a vanadium component of 10% by weight as V 2 O 5 . 35g bismuth nitrate (Bi
(NO 3 ) 3・5H 2 O) was dissolved in a mixture of 100 c.c. of water and 15 c.c. of concentrated nitric acid, and water was added to this to make 120 c.c., and 100 g of the above was brought into contact with the product of
The solution was left in contact with the extrudate for 2 hours to ensure complete impregnation. The extrudates were then filtered, dried overnight at 110°C (230°) and calcined at 500°C (932°) for 2 hours in the presence of air. The resulting catalyst contains an X-ray detectable amount of bismuth orthovanadate and further contains
8.63 wt% vanadium component as V2O5 and
It contained 11.6% by weight of bismuth component as Bi 2 O 3 . It has been found that catalysts prepared by the above methods or clearly corresponding methods are highly active for gas phase oxidation of H 2 S to optionally SO 2 , sulfur or a combination of both. Furthermore, such catalysts
In the temperature range of 121°~482°C (250°~900〓), SO 3
selectively oxidizes H 2 S without producing much or without oxidizing light hydrocarbons that can coexist with H 2 , CO, NH 3 or H 2 S. Of particular importance is that the catalyst is extremely stable in the presence of water vapor. A catalyst that oxidizes H 2 S at temperatures below about 316°C (about 600°C) in the presence of water vapor at a partial pressure of about 0.07 Kg/cm 2 (about 1.0 psia) or more has a lifetime of at least 90
days, usually at least one year. In particular, the catalyst has a water vapor partial pressure of at least 1.5 psia , preferably at least 4.0 psia , and especially up to about 10.0 psia. It is effective in oxidizing H 2 S under pressure. For valid results, approximately 0.63Kg/cm 2 (approximately
approximately 193℃ in the presence of water vapor at a partial pressure of 9.0psia)
H 2 S is converted to elemental sulfur by reacting with oxygen at a temperature of (380〓). The choice of whether to convert H 2 S in a given gas stream to elemental sulfur or SO 2 depends in large part on local air pollution regulations. Typically, the maximum concentration of H2S that can be vented to the atmosphere is about 10 ppmV, while SO2 can be vented at a maximum concentration that varies from about 500 ppmV to 2.0% by volume. Therefore, the combustion of H2S , i.e., the conversion of H2S to SO2 , is typically carried out on a gas stream containing about 10 ppmV to 2.0% by volume of H2S , which is treated for conversion to elemental sulfur. Typical gas flow is at least about 500 ppmV
H2S , typically 500ppmV to 10.0% H2S by volume, preferably 50ppmV to 5.0% by weight H2S , optimally
Contains 500ppmV~2.0% H2S by volume. That is, the gas stream treated in the method of the invention is H 2 S
In addition to N 2 , CO 2 , CO, H 2 , SO 2 , O 2 , Ar,
Contains any of the components such as NH 3 , H 2 O and light hydrocarbons. Typical gas streams treated here are sour natural gas, geothermal steam off-gas, and H2S -containing gas streams such as hot-gasified coal or gasified residues. The gas stream may also contain sulfur-containing components such as COS, CS 2 and light mercaptans (ie, saturated mercaptans containing 6 or fewer carbon atoms). If such sulfur-containing components are present, it is preferred to pretreat the gas stream by the method disclosed in US Pat. No. 3,752,877. According to this method, CS 2 ,
COS and light mercaptans together with SO 2 if SO 2 is present at high temperature (typically 149° to 538°C).
(300° to 900〓)) containing one or more effective catalyst components from Co, Mo, Fe, W, and Ni, preferably
In the presence of a catalyst comprising a combination of Co and Mo or Ni and Mo, it is simultaneously converted to H2S by reaction with H2 and/or water vapor. This pretreated gas stream contains H2S as almost the only gaseous sulfur component;
H 2 S can be treated by the method to convert it to the desired SO 2 and/or elemental sulfur. A particularly suitable gas stream for the pretreatment method is Krauss tail gas. Other gas streams which are preferably pretreated before being contacted with the catalyst of the invention are gas streams containing olefins or aromatic hydrocarbons.
Olefins deactivate the catalyst by forming gums that precipitate on the catalyst surface, and aromatics such as benzene are present in significant amounts (e.g. 100 ppmV) when the operating temperature is below about 177°C (about 350°C). Deactivates the catalyst. However, these two types of deactivation are only temporary; olefin deactivation can be overcome by high temperature oxidation of the gum-containing catalyst, and aromatic deactivation can be overcome by increasing operating temperatures above 177°C (350°C). be overcome by raising it. It is also preferred to preheat the gas stream containing aromatic or olefinic components before contacting it with the catalyst of the invention to remove these harmful components. One pretreatment method particularly suitable for gas streams containing olefins is SO 2 , CS 2 ,
Catalytic hydrogenation with the catalyst and conditions specified for the gas stream containing COS and light mercaptans. The gas stream to be combusted must contain or contain enough oxygen to provide at least the stoichiometric amount required for the reaction: 2H 2 S + 3O 2 →2SO 2 +2H 2 O suitable oxygen or air should be mixed. Additionally, in excess of the stoichiometric amount, typically about 1.1 to 1.1 of the stoichiometric amount.
Preferably, oxygen is present in 2.5 times the amount. Other conditions typically used to combust H2S in an adiabatic or isothermal reactor are: ( a ) 5-500 psia, preferably 15-75 psia ; ) operating pressure, (b) 121° to 538°C (250° to 900°), preferably about
316℃ (600〓) or less, particularly preferably about 232℃
(450〓) or less inlet operating temperature, (c) 100~50000v/v/hr, preferably 500~
The space velocity is 5000v/v/hr. The operating conditions are suitably adjusted to convert at least 90% of the H2S to SO2 . Preferably, by adjusting the operating conditions
Almost all of the H 2 S is converted. Almost all H2S
The conditions for conversion to SO 2 are 232℃ (450〓), 3.5
Kg/cm 2 (50psia), 2000v/v/hr (16℃ (60〓)
(gas volume calculated at ), a stoichiometric amount of 2.2 air and 2700 ppmV H 2 S in the feed gas.
The following examples demonstrate the suitability of these conditions. Example A feed gas flow having the composition shown in Table 1 was
460scc/min (16°C
Mix at a speed of (gas volume measured at 60〓). Water vapor content 7.7% by volume and oxygen content approximately 0.80
% by volume (2.23 times the stoichiometric amount) for 15 days at a pressure of 3.5 Kg/cm 2 (50 psia), a constant temperature of 232 °C (450 °C) and a temperature of about 2000 v/v/
hr space velocity through an isothermal catalytic reactor containing 15 c.c. of catalyst particles consisting of 11.6 wt.% bismuth component (as Bi 2 O 3 ) and 8.6 wt. % vanadium component (as V 2 O 5 ). . The catalyst was prepared as described in the example, and the water pressure in the reactor was 3.5 Kg/cm 2
(50 psia). The product gas was analyzed on day 15 by suitable mass spectrometry techniques and the results are shown in Table 1 on an anhydrous basis. As shown in Table 1, H 2 S
is completely converted to SO 2 and no H 2 or methane is oxidized. The SO 3 content of the effluent gas is 3~
It was 5.0ppm.

【表】【table】

【表】 実施例 調製した6種の触媒を実施例の条件で試験
し、3.5Kg/cm2(50psia)の水蒸気圧でH2Sを燃
焼してどの位活性があり安定であるかを測定し
た。6種の触媒は次のように調製した。 シリカアルミナに担持した10重量%V2O5 実施例に記載した高アルミナクラツキング触
媒とバナジン酸アンモニウムの混合物を十分な量
の水で混練し、押出しに適したペーストをつくつ
た。このペーストを3.2mm(1/3インチ)のダイス
型に押出し、約1.6〜12.7mm(1/16〜1/2インチ)
の長さに切断し、110℃(230〓)で乾燥し、500
℃(932〓)で空気中にて2時間か焼した。触媒
は10重量%のバナジウム成分(V2O5として計算)
およびシリカ−アルミナ(75%シリカ−25%アル
ミナ)から成る。 シリカ−アルミナに担持した36.6重量%V2O5 実施例1に記載した291gの高アルミナシリカ
−アルミナ、108gのメタバナジン酸アンモニウ
ム、および7.74gのメチルセルロースを、十分な
量の水で混練し押出しできるペーストをつくつ
た。次いでペーストを押出し3.2mm(1/3インチ)
の直径、1.6〜12.7mm(1/16〜1/2インチ)の長さ
の円筒片に切断した。これを2時間空気中にて
110℃(230〓)でか焼した。このようにして生成
した触媒はシリカ−アルミナ(75%SiO2−25%
Al2O3)上に36.6重量%のバナジウム成分(V2O5
として計算)を含んでいた。 アルミナに担持した10.2重量%Bi2O3 この触媒は米国特許第4012486号明細書の実施
例に記載した方法に似た方法で調製した。利用
した方法は次のようである。17gのBiCl3を40c.c.
の水に溶解し40c.c.の濃塩酸を加えた。次いで溶液
を100c.c.の水で希釈した。このようにして得られ
た溶液を、2時間100gのガンマアルミナ1.6mm
(1/16インチ)の直径の押出成形物に接触させた。
過剰の溶液をデカントして除去し、塩化物を含ま
なくなるまで、30%の濃NH4OHおよび70%の水
から成る溶液で洗浄した。次いで500c.c.の水で洗
浄し、2時間500℃(932〓)にてか焼した。触媒
はガンマアルミナに担持した10.2%のビスマス成
分(Bi2O3にて計算)を含んでいた。 シリカアルミナに担持した4.5重量%Bi2O3
9.4重量%V2O5 この触媒は、まず上記のようにシリカ−アルミ
ナに担持した10重量%のV2O5を調製して得た。
この触媒100gを、まず5c.c.の濃硝酸を添加した
100c.c.の水に11.6gの硝酸ビスマスを溶解しさら
に溶液が120c.c.になるまで十分な水を添加して調
製した溶液と接触させた。接触時間は2時間で、
その後過剰の液体をデカントして除去した。次い
で含浸押出成形物を終夜110℃(230〓)で乾燥さ
せ、空気中で2時間500℃(932〓)にてか焼し
た。最終触媒は4.5重量%のビスマス成分(Bi2O3
として計算)と9.4重量%のバナジウム成分
(V2O5として計算)を含んでいた。X線回折分析
により、最終の触媒はオルトバナジン酸ビスマス
を含むことが測定された。 シリカアルミナに担持した7.95重量%Bi2O3
9.0重量%V2O5 この触媒は、次のように含浸溶液を調製した他
は、上記の4.5重量%のBi2O3−9.4重量%のV2O5
触媒と同じ方法で調製した。10c.c.の硝酸を加えた
100c.c.の水に、23.2gの硝酸ビスマスを溶解した。
次いで溶液を水で十分に希釈して全量を120c.c.と
した。最終の触媒は7.95重量%のビスマス成分
(Bi2O3として)および9.0重量%のバナジウム成
分(V2O5として)を含んでいた。触媒はX線回
折分析によりオルトバナジン酸ビスマスを含んで
いた。 シリカアルミナに担持した11.6重量%Bi2O3
8.63重量%V2O5 この触媒は実施例に示した方法により調製し
た。 上述の各触媒を用いて実施例に列挙した条件
でH2SをSO2に燃焼した。各触媒に対して変えた
唯一の条件は操作温度であつた。約232゜〜266℃
(450゜〜510〓)の範囲で温度を変えながら数日間
種々の触媒を用いて操作した後、実験初期の特定
の操作温度で生成したガス試料中の未反応H2S濃
度と、実験後期の同じ特定の温度で生成したガス
試料中の未反応H2Sの濃度とを比較して、各触媒
の安定性を決定した。このようにして得られたデ
ータを第2表にまとめた。1日当りの生成ガス中
の未反応H2Sの増加に関して、種々の触媒の安定
性についても同様に第2表にまとめた。最も安定
な触媒は、主要な活性触媒成分として、ビスマス
成分またはビスマスとバナジウム成分から成る。
主要な活性触媒成分としてバナジウム成分のみを
含有する触媒は受入れ難い程高率にて失活した。
最も安定な触媒は少なくとも約8.0重量%のビス
マスと7.0重量%のバナジウム成分を含む。この
種の触媒は、10%または36.6%のV2O5触媒より
も著しく安定であり、10%のBi2O3触媒の2倍安
定であることが判つた。 少なくとも約8.0重量%のビスマス成分と少な
くとも約7.0重量%のバナジウム成分を含有する
2種の触媒が、生成物中のH2S濃度を、4.5重量
%だけのビスマスを含有するバナジウム−ビスマ
ス触媒に対する約6ppmVに比較して、約
3.5ppmV以下に維持する事実は重要である。多
くの環境制御により大気中に排出されるH2Sが
10ppmV以下にすることができ、少なくとも約
8.0重量%のビスマスを含有する2種のバナジウ
ム−ビスマス触媒は生成ガス中のH2Sが高水準に
達するように活性と安定性を与えるのに対し、
4.5重量%ビスマス−9.4重量%バナジウム触媒は
この目的への適性が幾分低いことが判る。特に、
11.6重量%ビスマス−8.63重量%バナジウム触媒
の安定性は高い。この触媒の高安定性と高活性の
ために、この触媒と、Bi2O3として計算して少な
くとも10重量%のビスマス成分とV2O5として計
算して少なくとも8.0重量%のバナジウム成分と
を含む他の触媒とは本発明では最も好ましい。
[Table] Example The six types of catalysts prepared were tested under the conditions of the example, and H 2 S was burned at a water vapor pressure of 3.5 Kg/cm 2 (50 psia) to determine how active and stable they were. did. Six catalysts were prepared as follows. A mixture of the high alumina cracking catalyst and ammonium vanadate described in the 10 wt% V 2 O 5 Example on Silica Alumina was kneaded with a sufficient amount of water to form a paste suitable for extrusion. Extrude this paste into a 3.2 mm (1/3 inch) die, approximately 1.6 to 12.7 mm (1/16 to 1/2 inch).
Cut into lengths, dry at 110℃ (230〓), and dry at 500℃.
Calcined in air at 932 °C for 2 hours. The catalyst contains 10% by weight vanadium component (calculated as V 2 O 5 )
and silica-alumina (75% silica-25% alumina). 36.6 wt% V 2 O supported on silica-alumina 5 291 g of high alumina silica-alumina, 108 g of ammonium metavanadate, and 7.74 g of methylcellulose described in Example 1 can be kneaded with sufficient water and extruded. I made a paste. Then extrude the paste to 3.2mm (1/3 inch)
diameter, cut into cylindrical pieces 1.6-12.7 mm (1/16-1/2 inch) long. Leave this in the air for 2 hours
Calcined at 110℃ (230℃). The catalyst thus produced was silica-alumina (75% SiO2-25 %
36.6 wt% vanadium component ( V2O5 ) on top of Al2O3 )
(calculated as ). 10.2 wt% Bi 2 O 3 on Alumina This catalyst was prepared in a manner similar to that described in the Examples of US Pat. No. 4,012,486. The method used is as follows. 17g BiCl 3 to 40c.c.
of water and added 40 c.c. of concentrated hydrochloric acid. The solution was then diluted with 100 c.c. of water. The solution thus obtained was mixed with 100 g of gamma alumina 1.6 mm for 2 hours.
(1/16 inch) diameter extrudate.
Excess solution was decanted off and washed with a solution of 30% concentrated NH 4 OH and 70% water until chloride-free. It was then washed with 500 c.c. of water and calcined at 500° C. (932°) for 2 hours. The catalyst contained 10.2% bismuth component (calculated as Bi 2 O 3 ) supported on gamma alumina. 4.5 wt% Bi 2 O 3 − supported on silica alumina
9.4 wt% V2O5 This catalyst was obtained by first preparing 10 wt% V2O5 supported on silica-alumina as described above .
First, 5 c.c. of concentrated nitric acid was added to 100 g of this catalyst.
It was contacted with a solution prepared by dissolving 11.6 g of bismuth nitrate in 100 c.c. of water and adding enough water to bring the solution to 120 c.c. The contact time was 2 hours.
The excess liquid was then decanted off. The impregnated extrudates were then dried at 110°C (230°) overnight and calcined at 500°C (932°) for 2 hours in air. The final catalyst contains 4.5% by weight bismuth component (Bi 2 O 3
(calculated as V2O5 ) and 9.4% by weight of vanadium content (calculated as V2O5 ). The final catalyst was determined to contain bismuth orthovanadate by X-ray diffraction analysis. 7.95 wt% Bi 2 O 3 − supported on silica alumina
9.0 wt% V 2 O 5 This catalyst was prepared as follows except 4.5 wt % Bi 2 O 3 - 9.4 wt % V 2 O 5
Prepared in the same way as the catalyst. Added 10 c.c. of nitric acid
23.2 g of bismuth nitrate was dissolved in 100 c.c. of water.
The solution was then sufficiently diluted with water to a total volume of 120 c.c. The final catalyst contained 7.95 wt% bismuth component (as Bi2O3 ) and 9.0 wt % vanadium component (as V2O5 ). The catalyst contained bismuth orthovanadate by X-ray diffraction analysis. 11.6 wt% Bi 2 O 3 − supported on silica alumina
8.63% by weight V 2 O 5 This catalyst was prepared by the method given in the Examples. H 2 S was combusted to SO 2 using each of the catalysts described above under the conditions listed in the Examples. The only condition that varied for each catalyst was the operating temperature. Approximately 232° ~ 266°C
After operating with various catalysts for several days while changing the temperature in the range of (450° to 510°), the concentration of unreacted H2S in the gas sample produced at a specific operating temperature in the early stage of the experiment and that in the late stage of the experiment were determined. The stability of each catalyst was determined by comparing the concentration of unreacted H2S in a gas sample produced at the same specific temperature. The data thus obtained are summarized in Table 2. The stability of various catalysts with respect to the increase in unreacted H 2 S in the product gas per day is also summarized in Table 2. The most stable catalysts consist of bismuth components or bismuth and vanadium components as the main active catalyst components.
Catalysts containing only a vanadium component as the major active catalyst component deactivated at an unacceptably high rate.
The most stable catalysts contain at least about 8.0% by weight bismuth and 7.0% by weight vanadium components. This type of catalyst was found to be significantly more stable than the 10% or 36.6% V 2 O 5 catalyst and twice as stable as the 10% Bi 2 O 3 catalyst. Two catalysts containing at least about 8.0 wt.% bismuth component and at least about 7.0 wt.% vanadium component lower the H2S concentration in the product relative to a vanadium-bismuth catalyst containing only 4.5 wt.% bismuth. Compared to about 6ppmV, about
The fact that it remains below 3.5 ppmV is important. H2S released into the atmosphere due to many environmental controls
Can be below 10ppmV, at least about
Two vanadium-bismuth catalysts containing 8.0 wt% bismuth provide activity and stability so that H2S in the product gas reaches high levels;
The 4.5% bismuth-9.4% vanadium catalyst proves to be somewhat less suitable for this purpose. especially,
The stability of the 11.6 wt% bismuth-8.63 wt% vanadium catalyst is high. Due to the high stability and high activity of this catalyst, this catalyst is combined with a bismuth component of at least 10% by weight calculated as Bi 2 O 3 and a vanadium component of at least 8.0% by weight calculated as V 2 O 5 Other catalysts containing are most preferred in the present invention.

【表】 実施例 本発明の触媒の最初の活性と従来技術を比較し
て、重要な触媒の失活より前に実施例の実験に
おいて種々の温度で得られた生成H2Sを比較した
データを第8表にまとめた。第3表にまとめたデ
ータは実施例と同じ条件で実験して得られた
が、13.0重量%のBi2O3とシリカ−アルミナ(75
%SiO2−25%Al2O3)から成る触媒を用いた。こ
の触媒はシリカ−アルミナ押出物を硝酸ビスマス
溶液で含浸させた後500℃(932〓)にて2時間空
気中でか焼して得られた。
Table: Example Data comparing the initial activity of the catalyst of the invention with the prior art and the H 2 S produced obtained at various temperatures in the example experiments before the critical catalyst deactivation. are summarized in Table 8. The data summarized in Table 3 was obtained by experimenting under the same conditions as in the example, but with 13.0% by weight of Bi 2 O 3 and silica-alumina (75% by weight).
% SiO2-25 % Al2O3 ) was used . The catalyst was obtained by impregnating a silica-alumina extrudate with a bismuth nitrate solution and then calcining it in air at 500°C (932°C) for 2 hours.

【表】【table】

【表】 第3表に示すように、バナジアとバナジウム−
ビスマス触媒は216゜〜232℃(420゜〜450〓)の温
度にて殆ど未反応H2Sがない実験条件下で活性を
比較した。他方、10.2%と13.0ビスマス触媒は約
260℃(500〓)以上の温度でのみ有効であつた。
254゜〜260℃(490゜〜500〓)の温度では、2種の
ビスマス触媒は共に、50ppmVの高さの未反応
H2Sによつて、活性のないことを示した。従つ
て、バナジアとバナジウム−ビスマス含有触媒は
実質的に、H2SをSO2に転化するのに、主要活性
触媒成分としてビスマス成分のみを含有する触媒
よりも、活性が優れていることを示した。 また、本発明の触媒はH2Sを硫黄元素に酸化
し、SO2に燃焼するために用いることができる。
硫黄元素を生成するための条件を、通常断熱また
は等温反応器に対し、次の範囲から選ぶ:121゜〜
482℃(250゜〜900〓)、10〜10000v/v/hr、
0.35〜5.27Kg/cm2(5〜75psia)、好ましくは135゜
〜246℃(275゜〜475〓)、200〜2500v/v/hrお
よび1.05〜2.11Kg/cm2(15〜30psia)、最適には
135〜218℃(275゜〜425〓)、500〜1500v/v/
hr、および1.05〜1.41Kg/cm2(15〜20psia)。さら
に、入口温度を約204℃(400〓)以下に維持する
ことが好ましく、最適には177℃(350〓)以下に
して、少なくとも若干のH2Sを上記温度以下で硫
黄元素に転化する。酸化剤ガスも必要であり、通
常空気の中で供給される酸素を供給ガス流と混合
して、次式 (2) 2H2S+O2→2S+2H2O で表される反応により、硫黄蒸気を生成する。こ
のように供給ガスと混合した空気または酸素の分
量は、反応式(2)に対し化学量論的量でまたはこれ
に近い量で酸素が存在することが最も好ましく、
通常化学量論的量の約0.9〜1.1倍である。よく知
られているように、H2Sを硫黄に最大で転化でき
るのは、酸素を化学量論的量で用いうる場合であ
る。高収率で硫黄を与えるのは、低い水蒸気分圧
および約24.6℃(475〓)以下、特に約232℃
(450〓)以下の温度であり、硫黄収率は温度の下
降および水蒸気分圧の減少と共に増加する。 勿論、H2Sを硫黄に転化するためSO2を酸素の
代りに用いることができ、硫黄は次の反応式によ
り生成される。 (3) 2H2S+SO2→3S+2H2O 従つて、H2S対SO2比が2.0より大きい供給ガス
流にSO2が存在する場合、反応式(3)により転化さ
れなかつたH2Sと反応するに十分な量で酸素を必
要量だけ添加する。すなわち、H2S対SO2比が2.0
より大きい場合、酸素の化学量論的量は2.0に等
しいH2S対(SO3+O2)のモル比または容量比を
与えるに十分な量である。 H2S対SO2比が2.0以下でH2SとSO2を生来含有
する供給ガス流に対して、硫黄に高率で転化する
には、まず米国特許第3752877号に示された方法
によつて、SO2をH2Sに転化するように、供給ガ
スを前処理し、次いで、前処理したガスを2.0に
等しいH2S対O2比を与えるに十分な量の酸素ま
たは空気と混合する。2.0に等しいH2S対SO2比で
含有する供給ガスに対しては、前処理または酸素
の添加を必要としない。反応式(3)によつてH2Sを
直接硫黄に転化するために触媒を用いることがで
きる。 前述の事項を考慮して、硫黄元素が望ましい場
合、SO2を酸素の代りに酸化剤として用いること
ができる。すなわち、H2Sを含有するガス流に対
して、ここではH2S対酸化物比が2.0を与えるよ
うなガス流と、SO2または酸素酸化剤のいずれか
を混合して、硫黄元素を生成することができる。
しかし、空気の形で手近に入手することができ、
また硫黄への転化率が高いために、酸素は生来
SO2よりも優れている。反応式(2)と(3)とを比較す
ると、硫黄に転化するH2S量は同じであるが、
O2酸化剤を用いる式(2)よりもSO2酸化剤を用いる
式(3)の方が50%も多く硫黄を生成る。式(3)により
50%多く硫黄が生成するには、硫黄蒸気露点を越
えない場合、式(3)は式(2)より高い操作温度が必要
である。しかし、538℃(1000〓)以下の操作温
度では、H2Sの硫黄への転化率が温度の増加と共
に減少する。従つて、露点を越えることなく式(3)
よりも低温で式(2)によつてH2Sを硫黄に転化する
ことができるので、酸素を酸化剤として用いる場
合、SO2を用いる場合より生来の利点、すなわち
高い転化率が得られる。 酸素またはSO2を酸化剤として用いるとき、本
発明の触媒はH2Sを硫黄元素に転化するために大
いに有用である。所定の状態における転化率は、
勿論、操作温度、操作圧、水蒸気分圧および酸化
剤の選択のような因子に依存する。しかし、通常
前記のバナジウム−ビスマス触媒は、H2Sを理論
量の10%以内、多くは5%以内で硫黄元素に転化
する。またH2Sを硫黄に転化するための活性が高
いので、本発明のバナジウム−ビスマス触媒は、
従来技術の触媒、例えば1976年6月28日に出願し
た米国特許出願第700513号(米国特許第4243647
号)に開示されたバナジア触媒よりも、低い操作
温度および/または高い空間速度の条件で、H2S
を高い転化率で硫黄に転化する。 次の実施例はH2Sを硫黄元素に酸化するための
バナジウム−ビスマス触媒の活性が高いことを示
している。 実施例 V2O5として8.7重量%のバナジウム成分と、
Bi2O3として12.9重量%のビスマス成分とを含有
し、残りが25重量%のアルミナを含有するシリカ
−アルミナから成る担体である触媒を調製した。
この触媒は粒子状で、表面積が239m2/gであり、
コンパクトかさ密度が0.67g/c.c.であつた。(こ
の触媒は実施例に述べた方法に極めて類似した
方法で調製した)。 前記触媒(950g)を等温反応器に充填し、約
750ppmV〜1200ppmVの範囲で変化する濃度の
H2Sと約99%CO2を含有する供給ガス(無水を基
準として)を処理するために用いた。反応器に生
成した硫黄元素を蒸気の形で除去し、凝縮して回
収した。5ケ月以上の期間実験を行つて、第4表
に示した操作条件で、供給ガスと生成ガスの試料
分析を行い、データーを第4表にまとめた。前記
実験に関して、操作温度が硫黄蒸気露点温度以下
に降下し硫黄が触媒上に析出する場合を除いて、
実験の間に触媒が失活を示さないことは注目に値
する。しかし、この種の失活は一時的に過ぎず、
高温により触媒の活性は十分に復帰する。 第4表のデータに示すように、本発明のバナジ
ウム−ビスマス触媒は149℃(300〓)以下の温度
でH2Sの硫黄への転化を開始するために活性であ
る。この結果は多くの理由で意外に考えられる。
匹敵する従来の触媒……およびH2Sを硫黄元素に
転化するのに高活性であることが知られている触
媒、即ち75%SiO2−25%Al2O3担体に10%V2O5
が担持された触媒……は、約0.05Kg/cm2
(0.7psia)以下の水素分圧で約135℃(275〓)以
上の温度にて水蒸気の存在でのみH2Sを硫黄に酸
化し始めるため、活性であることは少しも意外で
はない。従つて、本発明の触媒はH2Sを硫黄元素
に転化する比較しうるバナジア触媒よりも著しく
活性であることを立証しており、さらに前述の実
験を約0.18〜0.35Kg/cm2(2.5〜5.0psia)の分圧の
水蒸気で行つた事実を考慮する場合驚くべきもの
がある。水蒸気量の増加は、触媒表面に吸収され
る水蒸気量を増加し、これによつてH2Sおよび
O2(またはSO2)の吸収量を減少し、触媒に対す
る開始温度を増加する傾向がある。しかし、0.21
Kg/cm2(3.0psia)の水蒸気の相反する条件にも
かかわらず、本発明の触媒は約141℃(285〓)で
H2Sと酸素の反応を開始するためなお活性を示し
ており、これに対し0.05Kg/cm2(0.7psia)以下の
水蒸気の一層好ましい条件で比較しうるバナジア
触媒は約191℃(375〓)またはこれ以上の温度で
のみ用いられる。 第4表のデータに示すように本発明の他の意外
な面は水蒸気の存在でバナジウム−ビスマス触媒
の安定性が高いことである。第2表のデータに示
したように、バナジア触媒は約316℃(600〓)以
下の温度にて水蒸気の存在で急速に失活するが、
第4表のデータは、5ケ月以上の期間にわたつて
0.18〜0.35Kg/cm2(2.5〜5.0psia)の水蒸気の存在
で用いられる場合にも、バナジウム−ビスマス触
媒がこの種の失活に抵抗することを示している。
[Table] As shown in Table 3, vanadia and vanadium
The activity of bismuth catalysts was compared under experimental conditions with almost no unreacted H2S at temperatures of 216° to 232°C (420° to 450°C). On the other hand, 10.2% and 13.0 bismuth catalysts have approx.
It was effective only at temperatures above 260°C (500°C).
At temperatures between 254° and 260°C (490° and 500°C), both bismuth catalysts exhibit unreacted temperatures as high as 50 ppmV.
Showed no activity with H 2 S. Therefore, catalysts containing vanadia and vanadium-bismuth demonstrate substantially superior activity in converting H 2 S to SO 2 over catalysts containing only the bismuth component as the main active catalyst component. Ta. The catalyst of the present invention can also be used to oxidize H 2 S to elemental sulfur and combust it to SO 2 .
The conditions for producing elemental sulfur are usually selected from the following range for an adiabatic or isothermal reactor: 121°~
482℃ (250゜~900〓), 10~10000v/v/hr,
0.35-5.27Kg/ cm2 (5-75psia), preferably 135°-246°C (275°-475〓), 200-2500v/v/hr and 1.05-2.11Kg/ cm2 (15-30psia), optimal for
135~218℃ (275゜~425〓), 500~1500v/v/
hr, and 1.05-1.41 Kg/ cm2 (15-20 psia). Additionally, the inlet temperature is preferably maintained below about 204° C. (400°), and optimally below 177° C. (350°), to convert at least some H 2 S to elemental sulfur below that temperature. An oxidizing gas is also required, and oxygen, usually supplied in air, is mixed with the supplied gas stream to produce sulfur vapor by the reaction represented by the following equation (2): 2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O do. The amount of air or oxygen mixed with the feed gas is most preferably such that oxygen is present in a stoichiometric amount or a near stoichiometric amount for reaction equation (2);
Usually about 0.9 to 1.1 times the stoichiometric amount. As is well known, maximum conversion of H 2 S to sulfur is achieved when oxygen is available in stoichiometric amounts. High yields of sulfur are provided by low water vapor partial pressures and below about 24.6°C (475〓), especially about 232°C.
(450〓) and below, the sulfur yield increases with decreasing temperature and decreasing water vapor partial pressure. Of course, SO 2 can be used in place of oxygen to convert H 2 S to sulfur, and sulfur is produced according to the following reaction equation. (3) 2H 2 S + SO 2 →3S + 2H 2 O Therefore, if SO 2 is present in the feed gas stream where the H 2 S to SO 2 ratio is greater than 2.0, it will be combined with unconverted H 2 S according to reaction equation (3). Oxygen is added in the required amount in an amount sufficient for the reaction. That is, the H2S to SO2 ratio is 2.0
If larger, the stoichiometric amount of oxygen is sufficient to give a molar or volume ratio of H 2 S to (SO 3 +O 2 ) equal to 2.0. For feed gas streams naturally containing H2S and SO2 with a H2S to SO2 ratio of less than 2.0, high conversion to sulfur can be achieved by first using the method described in U.S. Pat. No. 3,752,877. Thus, the feed gas is pretreated to convert SO 2 to H 2 S, and the pretreated gas is then treated with oxygen or air in an amount sufficient to give a H 2 S to O 2 ratio equal to 2.0. Mix. No pretreatment or oxygen addition is required for the feed gas containing a H2S to SO2 ratio equal to 2.0. A catalyst can be used to directly convert H 2 S to sulfur according to reaction equation (3). In view of the foregoing, SO 2 can be used as the oxidizing agent in place of oxygen if elemental sulfur is desired. That is, for a gas stream containing H 2 S, here elemental sulfur is added by mixing either SO 2 or an oxygen oxidizer with the gas stream to give an H 2 S to oxide ratio of 2.0. can be generated.
However, it is readily available in the form of air,
Also, due to the high conversion rate to sulfur, oxygen is naturally
Better than SO 2 . Comparing reaction formulas (2) and (3), the amount of H 2 S converted to sulfur is the same, but
Equation (3) using SO 2 oxidizer produces 50% more sulfur than Equation (2) using O 2 oxidizer. By equation (3)
To produce 50% more sulfur, equation (3) requires a higher operating temperature than equation (2), provided the sulfur vapor dew point is not exceeded. However, at operating temperatures below 538° C. (1000°), the conversion of H 2 S to sulfur decreases with increasing temperature. Therefore, without exceeding the dew point, equation (3)
When using oxygen as the oxidizing agent, there is an inherent advantage over using SO 2 , namely a higher conversion rate, since H 2 S can be converted to sulfur according to equation (2) at lower temperatures. When oxygen or SO2 is used as the oxidizing agent, the catalyst of the present invention is highly useful for converting H2S to elemental sulfur. The conversion rate at a given condition is
This will, of course, depend on factors such as operating temperature, operating pressure, water vapor partial pressure and choice of oxidizing agent. However, the vanadium-bismuth catalysts described above usually convert H2S to elemental sulfur within 10% of the theoretical amount, often within 5%. Furthermore, since the vanadium-bismuth catalyst of the present invention has a high activity for converting H 2 S to sulfur,
Prior art catalysts, such as U.S. Patent Application No. 700,513 filed June 28, 1976 (U.S. Pat.
H 2 S at lower operating temperatures and/or higher space velocities than the vanadia catalyst disclosed in
is converted to sulfur at a high conversion rate. The following examples demonstrate the high activity of vanadium-bismuth catalysts for the oxidation of H2S to elemental sulfur. Example 8.7% by weight vanadium component as V 2 O 5 ;
A catalyst was prepared in which the support consisted of silica-alumina containing 12.9% by weight of a bismuth component as Bi 2 O 3 and the remainder containing 25% by weight of alumina.
This catalyst is in the form of particles with a surface area of 239 m 2 /g,
The compact bulk density was 0.67 g/cc. (This catalyst was prepared in a manner very similar to that described in the Examples). The above catalyst (950 g) was charged into an isothermal reactor, and approximately
Concentrations varying from 750ppmV to 1200ppmV
A feed gas containing H2S and approximately 99% CO2 (on an anhydrous basis) was used to process. Elemental sulfur produced in the reactor was removed in vapor form and recovered by condensation. The experiment was conducted for a period of more than 5 months, and samples of the supplied gas and produced gas were analyzed under the operating conditions shown in Table 4, and the data are summarized in Table 4. For the experiments described above, except when the operating temperature drops below the sulfur vapor dew point temperature and sulfur precipitates on the catalyst,
It is noteworthy that the catalyst shows no deactivation during the experiment. However, this type of deactivation is only temporary;
The activity of the catalyst is fully restored by the high temperature. As shown by the data in Table 4, the vanadium-bismuth catalyst of the present invention is active to initiate the conversion of H2S to sulfur at temperatures below 149<0>C. This result is surprising for a number of reasons.
Comparable conventional catalysts...and catalysts known to be highly active in converting H2S to elemental sulfur, i.e. 75% SiO2 - 10% V2O on 25% Al2O3 support . Five
The supported catalyst is approximately 0.05Kg/cm 2
Its activity is not at all surprising since it begins to oxidize H 2 S to sulfur only in the presence of water vapor at temperatures above about 135°C (275°C) at hydrogen partial pressures below (0.7 psia). Thus, the catalyst of the present invention has been demonstrated to be significantly more active than a comparable vanadia catalyst in converting H2S to elemental sulfur, and furthermore, the catalyst of the present invention has been demonstrated to be significantly more active than a comparable vanadia catalyst in converting H2S to elemental sulfur, and further improves the aforementioned experiments by approximately 0.18-0.35 Kg/ cm2 (2.5 This is surprising when one considers the fact that the work was done with water vapor at a partial pressure of ~5.0 psia). An increase in the amount of water vapor increases the amount of water vapor absorbed on the catalyst surface, thereby increasing the amount of H 2 S and
It tends to reduce O 2 (or SO 2 ) absorption and increase the onset temperature for the catalyst. But 0.21
Despite the conflicting conditions of Kg/cm 2 (3.0 psia) of water vapor, the catalyst of the present invention
It is still active to initiate the reaction between H 2 S and oxygen, whereas a comparable vanadia catalyst under more favorable conditions of less than 0.05 Kg/cm 2 (0.7 psia) of steam is approximately 191°C (375 〓 ) or above. Another surprising aspect of the present invention, as shown by the data in Table 4, is the high stability of the vanadium-bismuth catalyst in the presence of water vapor. As shown in the data in Table 2, vanadia catalysts are rapidly deactivated in the presence of water vapor at temperatures below about 316°C (600°C);
The data in Table 4 covers a period of five months or more.
Vanadium-bismuth catalysts have also been shown to resist this type of deactivation when used in the presence of 2.5-5.0 psia of water vapor.

【表】 実施例 この実施例ではH2Sを硫黄に酸化するため、バ
ナジウム−ビスマス触媒およびバナジア触媒の反
応開始特性を比較する。 2種の触媒を調製し、共にシリカ−アルミナ
(75%SiO2および25%Al2O3)を主成分とする担
体に担持した。第1の触媒はV2O5として計算し
て16.4重量%のバナジウム成分を含有するバナジ
ア触媒であり、第2の触媒はV2O5として計算し
て9.7重量%のバナジウム成分と、Bi2O3として計
算して11.2重量%のビスマス成分を含有する。触
媒は共に空気焼成形態に調製した。 触媒を事実上同じ容器であるが別々に入れ、次
いで同時に平行な操作法で試験し、ほぼ同一条件
の圧力および重量の時間当り空間速度のもとで処
理した同じ供給ガスを用いて、酸素酸化剤を使用
しH2Sを硫黄に反応させるための2種の触媒間の
相違を測定した。供給ガスと酸化剤のブレンド
は、39.60scc/分にてH2S、94.28scc/分にて空
気流、および1845.82scc/分にて窒素を混合し、
これによつて1979.70scc/分の速度で流れ2.0モル
%のH2S、1.0モル%の遊離酸素、および約97.0モ
ル%の窒素を主成分とする供給ガス−酸化剤ガス
流を与えた。独立した制御弁の使用によつて、各
反応容器に流れるガス流の流速を約989.85scc/
分の同一速度にできるだけ近く維持すると、両反
応容器内に維持された操作圧は約1.03Kg/cm2
(14.7psia)であつた。 実験では同じ重量、すなわち1.50gの触媒を用
いたが、密度差のために、使用したバナジウム−
ビスマス触媒の容量はバナジア触媒の3.0c.c.に対
して僅か2.0c.c.であつた。従つて、両触媒を触媒
重量によつて測定したものと実質的に同じ空間速
度の条件下に、すなわち、時間当り触媒1gにつ
き、39515容量(cm3)のガスを用いたが、容量を
基準として、バナジウム−ビスマス触媒に対する
時間当りのガス速度はバナジア触媒のそれよりも
1.5倍大きかつた。さらに特にバナジア触媒に対
する容量空間速度は、バナジウム−ビスマス触媒
に対する29695.5v/v/時と比較して、約
19797v/v/時に過ぎなかつた。 大部分が低温で硫黄を析出し操作装置をふさぐ
可能性があるので、2個の反応容器を初め約129
℃(265〓)の操作温度に維持した。次いで生成
ガス流を分析し、硫黄への転化に対し化学量論値
に維持された供給ガス−酸化剤ブレンドにおいて
H2S対O2比を含めた上記特定の条件下に、H2Sを
129℃(265〓)で酸化するためいずれの触媒が活
性を示すかを決定した。しかし、ガス流中の硫黄
蒸気の測定に伴う分析が困難であるため、また少
量のSO2が硫黄を生成する反応開始条件下に付随
して発生するので、生成ガスをSO2の存在に対し
て分析した。129℃(265〓)の初めの操作温度で
は、バナジア触媒を含む反応器から回収された生
成物気体中にSO2を検出しなかつたが、バナジウ
ム−ビスマス触媒を含む反応器からはSO2
536ppmV生成した。従つて本実験の条件下で、
バナジウム−ビスマス触媒に対する開始温度は約
129℃(265〓)以下である。バナジア触媒に関し
て、操作温度の増加分は結局159℃(318〓)で
SO2が2〜3ppmVを突破し、188℃(370〓)で
473ppmVを生成し、199℃(390〓)で609ppmV
を生成したことになる。 実験の結果、本発明のバナジウム−ビスマス触
媒はバナジア触媒に対するよりも低い温度でH2S
の硫黄への反応を開始し、この操作温度までは何
の反応も開始しないバナジア触媒は、バナジウム
−ビスマス触媒の活性が大きいことがわかつた
129℃(265〓)の温度よりも29℃(53〓)温度が
高かつた。129℃(265〓)、188℃(370〓)およ
び199℃(390〓)で得られたデータに基づき、バ
ナジア触媒は比較できる生成物を与えるバナジウ
ム−ビスマス触媒に対する操作温度よりも、59〜
70℃(105〜125〓)高い操作温度を必要とした。 実験の結果は、実験操作がどちらかといえば、
バナジア触媒に一層好都合であることを考慮に入
れると、バナジウム−ビスマス触媒の優位性を一
層示している。この事について、50容量%以上の
バナジア触媒を使用すると、バナジア触媒に対す
る容量空間速度はバナジウム−ビスマス触媒に対
する容量空間速度の2/3に過ぎなかつたことが注
目される。また、バナジウム−ビスマス触媒は重
量でやや金属が多いが、バナジウム−ビスマス触
媒はビスマスの分子量が比較的大きいため、実際
には活性金属の全原子は一層少ない。さらに具体
的に、バナジア触媒は触媒1g当り1.80ミリモル
の(金属として)バナジウムを含有するが、バナ
ジウム−ビスマス触媒は1g当り全量が僅か1.55
ミリモルの(金属として)バナジウムおよびビス
マスを含有するに過ぎない。それにもかかわら
ず、バナジウム−ビスマス触媒はバナジア触媒よ
りも大いに優れていることがわかつた。 本発明の特定例において、本発明は特に約5〜
40容量%のH2Sを含有する供給ガス流を処理する
ために有用であり、特に供給ガス流が比較的高い
分圧、例えば、約0.14Kg/cm2(2.0psia)以上およ
び、さらに通常は約0.28Kg/cm2(4.0psia)以上に
て水蒸気を含む場合、供給ガス流を好ましくは化
学量論的量で空気と混合し、得られた混合ガス
を、かなりの量のH2Sが硫黄元素蒸気に転化する
ような上記の条件下に、粒状バナジウム−ビスマ
ス触媒を含む断熱反応器に通過させる。硫黄元素
を含有する生成物ガスを、硫黄凝縮器または生成
物ガスから硫黄を分離するための他の適当な手段
に通して、残留H2Sを含有する精製生成物ガスを
排出する。次いで精製した生成物ガスの一部を再
循環し、予定した範囲、例えば3〜6容量%、ま
たは予定した最大値以下、典型的および好ましく
は5容量%でH2Sを含む反応器に入る再循環ガ
ス、空気および供給ガスの混合物のような供給ガ
スと混合する。精製した生成物ガスの残部を3種
類の方法のいずれかにより処理する。この3種類
の方法を次に示す(これらの方法は本発明の実施
例において、バナジウム−ビスマス触媒と処理し
た後回収したガス流のH2S含量が大気中に排出す
るのは高過ぎる実施例に応用できる)。 (1) 精製した生成物ガス流のH2S対SO2容量比が
約2.0である場合、ガス流を高温、例えば204℃
〜482℃(400〓〜900〓)の条件下で、多孔質
耐火性酸化物含有触媒、例えばアルミナと接触
させることができ、H2Sのかなりの量を反応式
(3)により硫黄元素に転化して、例えば凝縮によ
つて回収するようにする。本発明のこの実施例
では、前記のようなバナジウム−ビスマス触媒
を硫黄への転化を行うために用いることが最も
好ましく、この種の触媒は、代表的なアルミナ
触媒よりも、低い操作温度および/または高い
空間速度の一層困難な条件下で、活性が大き
く、従つてアルミナと同じH2Sの硫黄への転化
率を与えるのに有用である。 (2) H2S対SO2容量比が実質的に2.0以上である場
合、または精製した生成物ガス流中のH2S対
SO2比を変動させることが望ましい場合、精製
した生成物ガス流を十分な量の空気と混合し、
約2.0のH2S/(SO2+O2)の容量比を与え、
得られたガスを硫黄元素に転化するため上述し
た条件下でバナジウム−ビスマス触媒と接触さ
せる。あるいは、あまり好ましくはないが、多
孔質耐火性酸化物担体に担持した酸化バナジウ
ムまたは硫化バナジウムを主成分とするバナジ
ア触媒をバナジウム−ビスマス触媒と置換し
て、約0.07Kg/cm2(1.0psia)以下の分圧にて、
または操作温度が約316℃(600〓)以上にてこ
れと接触して混合ガスの水蒸気を与える。バナ
ジア触媒の使用はバナジウム−ビスマス触媒を
使用する場合よりも低いH2Sを硫黄に転化する
ための活性を与えるが、低い活性は、ある場合
には、例えば触媒の価格が特に重要である場合
には適当である。 (3) 上記の方法(1)および(2)により硫黄を凝縮後回
収したガス流または精製した生成物ガス流の
H2S含量が大気中に排出するには大き過ぎる場
合、しかもこのようなガス流をH2SがSO2に転
化されるならば(H2SよりもSO2に対する空気
汚染基準が厳重でないため、)大気中に排出で
きる場合、このようなガス流を燃焼して中に含
まれているH2SをSO2に転化する。燃焼は過剰
の酸素の存在で約538℃(1000〓)以上の温度
に加熱して行うが、上記のSO2への転化条件の
範囲内で上記の本発明のバナジウム−ビスマス
触媒と接触させて行うことが好ましい。バナジ
ウム−ビスマス触媒の使用には熱燃焼以上のは
つきりした特長があり、処理すべきガス流には
あまり予熱を必要とせず、バナジウム−ビスマ
ス触媒は殆ど260℃(500〓)以下の温度でH2S
をSO2に転化するための活性がある。 本発明は上記実施例に限るものではなく、例え
ば、本発明の触媒プロセスを変更して、反応式(1)
に必要な分量と反応式(2)に必要な分量との間で酸
素量を簡単に制御して、H2Sを所定量の硫黄と
SO2の組合せに酸化することも可能である。
[Table] Example This example compares the reaction initiation characteristics of a vanadium-bismuth catalyst and a vanadia catalyst for oxidizing H 2 S to sulfur. Two types of catalysts were prepared and both were supported on a support mainly composed of silica-alumina (75% SiO 2 and 25% Al 2 O 3 ). The first catalyst is a vanadia catalyst containing a vanadium component of 16.4% by weight calculated as V 2 O 5 and the second catalyst contains a vanadium component of 9.7% by weight calculated as V 2 O 5 and Bi 2 Contains 11.2% by weight of bismuth component, calculated as O3 . Both catalysts were prepared in air-calcined form. Oxygen oxidation was performed using the same feed gases, in which the catalysts were placed in virtually the same container but separately and then simultaneously tested in a parallel operating regime and treated under approximately identical conditions of pressure and weight hourly space velocity. The differences between two catalysts for the reaction of H 2 S to sulfur using a chemical agent were determined. The feed gas and oxidant blend was H 2 S at 39.60 scc/min, air flow at 94.28 scc/min, and nitrogen at 1845.82 scc/min;
This provided a feed gas-oxidant gas stream based on 2.0 mole percent H2S , 1.0 mole percent free oxygen, and about 97.0 mole percent nitrogen flowing at a rate of 1979.70 scc/min. The use of independent control valves allows the flow rate of gas flow into each reaction vessel to be approximately 989.85 scc/
Maintaining as close as possible to the same speed of minutes, the operating pressure maintained in both reaction vessels is approximately 1.03 Kg/cm 2
(14.7 psia). Although the same weight of catalyst, i.e. 1.50 g, was used in the experiment, due to the density difference, the vanadium-
The capacity of the bismuth catalyst was only 2.0 cc compared to 3.0 cc of the vanadia catalyst. Therefore, both catalysts were used under conditions of substantially the same space velocity as measured by catalyst weight, i.e. 39515 volumes (cm 3 ) of gas per gram of catalyst per hour, but on a volume basis. As, the gas velocity per hour for vanadium-bismuth catalyst is more than that for vanadia catalyst.
It was 1.5 times larger. More specifically, the volumetric hourly space velocity for the vanadium catalyst is approximately
It was only 19797v/v/time. Approximately 129 liters of water, including two reaction vessels, were
The operating temperature was maintained at 265 °C. The product gas stream is then analyzed and the feed gas-oxidizer blend maintained at stoichiometric values for conversion to sulfur.
H 2 S under the specified conditions above, including the H 2 S to O 2 ratio.
It was determined which catalyst was active for oxidation at 129°C (265〓). However, due to the analytical difficulties associated with measuring sulfur vapor in a gas stream, and because small amounts of SO 2 are generated concomitantly to the reaction initiation conditions that produce sulfur, the product gas is not sensitive to the presence of SO 2 . It was analyzed. At the initial operating temperature of 129°C (265°C), no SO 2 was detected in the product gas recovered from the reactor containing the vanadia catalyst, but no SO 2 was detected from the reactor containing the vanadium-bismuth catalyst.
536ppmV was generated. Therefore, under the conditions of this experiment,
The onset temperature for vanadium-bismuth catalysts is approximately
The temperature is below 129℃ (265〓). For the vanadia catalyst, the increase in operating temperature ended up being 159°C (318〓).
SO 2 exceeds 2-3 ppmV at 188℃ (370〓)
Generates 473ppmV, 609ppmV at 199℃ (390〓)
This means that it has generated . Experimental results show that the vanadium-bismuth catalyst of the present invention reacts with H 2 S at lower temperatures than for vanadia catalysts.
The vanadium-bismuth catalyst was found to be more active than the vanadium-bismuth catalyst, which initiates the reaction to sulfur and does not initiate any reaction up to this operating temperature.
The temperature of 29℃ (53〓) was higher than the temperature of 129℃ (265〓). Based on data obtained at 129°C (265〓), 188°C (370〓) and 199°C (390〓), the vanadia catalyst has a higher operating temperature than the operating temperature for the vanadium-bismuth catalyst giving comparable products.
Required operating temperature 70℃ (105-125〓) higher. The results of the experiment showed that the experimental manipulation was rather
The superiority of vanadium-bismuth catalysts is further demonstrated when considering the fact that vanadia catalysts are more favorable. In this regard, it is noted that when more than 50% by volume of vanadia catalyst was used, the volumetric hourly space velocity for the vanadia catalyst was only 2/3 of that for the vanadium-bismuth catalyst. Also, although vanadium-bismuth catalysts are somewhat metal-rich by weight, vanadium-bismuth catalysts actually contain fewer active metal atoms due to the relatively large molecular weight of bismuth. More specifically, vanadia catalysts contain 1.80 mmol of vanadium (as metal) per gram of catalyst, whereas vanadium-bismuth catalysts contain only 1.55 mmol of vanadium per gram.
It contains only millimoles of vanadium and bismuth (as metals). Nevertheless, vanadium-bismuth catalysts were found to be significantly superior to vanadia catalysts. In particular embodiments of the invention, the invention particularly provides about 5 to
Useful for treating feed gas streams containing 40% H2S by volume, especially when the feed gas stream has a relatively high partial pressure, e.g., about 2.0 psia or higher, and more typically contains water vapor at or above about 0.28 Kg/cm 2 (4.0 psia), the feed gas stream is mixed with air, preferably in stoichiometric amounts, and the resulting gas mixture is combined with a significant amount of H 2 S is passed through an adiabatic reactor containing a granular vanadium-bismuth catalyst under the conditions described above such that the sulfur is converted to elemental sulfur vapor. The product gas containing elemental sulfur is passed through a sulfur condenser or other suitable means for separating sulfur from the product gas and a purified product gas containing residual H2S is discharged. A portion of the purified product gas is then recycled and enters the reactor containing H2S in a predetermined range, e.g. 3-6% by volume, or below a predetermined maximum, typically and preferably 5% by volume. Mix with feed gas, such as a mixture of recycle gas, air and feed gas. The remainder of the purified product gas is treated in one of three ways. These three methods are described below (these methods are used in embodiments of the present invention in which the H 2 S content of the recovered gas stream after treatment with the vanadium-bismuth catalyst is too high to be discharged to the atmosphere). ). (1) If the H 2 S to SO 2 volume ratio of the purified product gas stream is approximately 2.0, the gas stream is heated to an elevated temperature, e.g.
Under conditions of ~482 °C (400〓~900〓), it can be contacted with a porous refractory oxide-containing catalyst, e.g. alumina, and a significant amount of H2S can be transferred to the reaction equation
(3) into elemental sulfur, which can be recovered, for example, by condensation. In this embodiment of the invention, vanadium-bismuth catalysts, such as those described above, are most preferably used to effect the conversion to sulfur, and such catalysts require lower operating temperatures and/or or under more difficult conditions of high space velocities, it is highly active and therefore useful in providing the same conversion of H 2 S to sulfur as alumina. (2) H 2 S to SO 2 volume ratio in the purified product gas stream is substantially greater than or equal to 2.0 ;
If it is desired to vary the SO2 ratio, the purified product gas stream is mixed with a sufficient amount of air;
giving a capacity ratio of H 2 S/(SO 2 + O 2 ) of approximately 2.0,
The resulting gas is contacted with a vanadium-bismuth catalyst under the conditions described above to convert it to elemental sulfur. Alternatively, and less preferably, a vanadium-bismuth catalyst may be substituted with a vanadium-bismuth catalyst containing vanadium oxide or vanadium sulfide supported on a porous refractory oxide support, resulting in approximately 0.07 Kg/cm 2 (1.0 psia). At the following partial pressure,
Or contact with this at an operating temperature of about 316°C (600°C) or higher to give a mixed gas water vapor. Although the use of a vanadia catalyst gives a lower activity for converting H 2 S to sulfur than when using a vanadium-bismuth catalyst, the lower activity can be used in some cases, e.g. when the price of the catalyst is particularly important. It is appropriate for (3) of the recovered gas stream or purified product gas stream after condensing the sulfur by methods (1) and (2) above;
If the H 2 S content is too high to be discharged into the atmosphere, and if such a gas stream is converted to SO 2 (air pollution standards for SO 2 are less stringent than for H 2 S), ), such a gas stream is combusted to convert the H 2 S contained therein to SO 2 if it can be vented to the atmosphere. Combustion is carried out by heating to temperatures above about 538°C (1000°C) in the presence of excess oxygen, but in contact with the vanadium-bismuth catalyst of the invention described above, within the conversion conditions to SO 2 described above. It is preferable to do so. The use of vanadium-bismuth catalysts has a distinct advantage over thermal combustion: the gas stream to be treated does not require much preheating, and vanadium-bismuth catalysts can be used almost always at temperatures below 260°C (500°C). H2S
It has activity for converting into SO 2 . The present invention is not limited to the above embodiments. For example, by changing the catalyst process of the present invention, reaction formula (1)
By easily controlling the amount of oxygen between the amount required for reaction formula (2) and the amount required for reaction equation (2), H 2 S can be combined with a predetermined amount of sulfur.
It is also possible to oxidize to a combination of SO2 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 気相中で硫化水素(H2S)を硫黄元素に酸化
するに当り、H2S含有ガスを酸素または二酸化硝
黄(SO2)の存在下121゜〜482℃(250゜〜900〓)
の温度で固体触媒と接触させ、上記触媒がバナジ
ウム成分とビスマス成分を含すことを特徴とする
硫化水素の酸化方法。 2 上記触媒がH2Sを硫黄に酸化するのに殆んど
失活を示すことなく、処理を少くとも90日以上の
期間に亘り行う特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 上記H2S含有ガスが更にH2,CO,NH3およ
び低級炭化水素から成る群から選ばれた1種以上
の成分を含み、上記成分が接触期間中に全く酸化
されない特許請求の範囲第1項または第2項記載
の方法。 4 酸素が接触中H2Sを硫黄に転換するのに必要
な化学量論的割合で存在する特許請求の範囲第
1,2または3項記載の方法。 5 酸素が、接触中H2Sを硫黄に転換するのに必
要な化学量論的割合の0.9〜1.1倍の割合で存在す
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の方
法。 6 H2Sを含有する供給ガス流を空気と混合し、
生成した混和物を121゜〜482℃(250゜〜900〓)の
温度に維持した反応圏において、耐火性担体に触
媒として活性なバナジウム成分およびビスマス成
分を担持した触媒と接触させ、上記接触により
H2Sが空気により供給される酸素と反応して硫黄
元素蒸気を生成し、反応圏において生成した硫黄
元素のすべてを含有する生成ガスを反応圏から取
出す特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 触媒が粒状であり、耐火性酸化物にバナジウ
ム成分およびビスマス成分を主成分として担持し
て成り、この触媒が酸化バナジウム、硫化バナジ
ウム、酸化ビスマスおよび硫化ビスマスおよびバ
ナジウム酸ビスマスから成る群から選ばれたバナ
ジウム成分およびビスマス成分を含む特許請求の
範囲第6項記載の方法。 8 上記H2S含有ガスが著しい分量のH2Sを含有
する供給ガス流であり、 (a) 上記供給ガス流を空気と混和し、 (b) 生成した混和ガス流を121゜〜482℃(250゜〜
900〓)の温度に維持した反応圏で触媒として
活性なバナジウム成分およびビスマス成分を含
む触媒と接触させ、上記接触を上記混和ガス流
中のすべての分量のH2Sが硫黄元素蒸気に転換
するようにし、 (c) 上記(b)工程からの生成物ガス流を回収し、こ
れから硫黄元素を分離して精製したガス流を
得、 (d) 上記精製したガス流生成物の一部を(a)工程に
再循環する 特許請求の範囲第1項記載の方法。 9 上記供給ガス流が5〜40容量%のH2Sを含
み、(a)工程に再循環した上記精製ガス流生成物の
上記部分が上記混和ガス流中のH2S濃度を10容量
%より低く且つ上記供給ガス流のH2S濃度より低
い所定値にするに十分である特許請求の範囲第8
項記載の方法。 10 上記反応圏における最初の接触を177℃
(350〓)以下で行い、硫黄を生成するための上記
H2Sと酸素との少くとも若干の反応を177℃(350
〓)以下で行う特許請求の範囲第9項記載の方
法。 11 少くとも若干の硫黄蒸気が、121゜〜316℃
(250゜〜600〓)の間に維持した反応圏内の温度で
生成する特許請求の範囲第8項または第9項記載
の方法。 12 上記温度が121゜〜316℃(250゜〜600〓)で
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 13 上記H2S含有ガスが更に0.07Kg/cm2
(1.0psia)以上の分圧で水蒸気を含み、一方上記
接触中の全圧が0.35〜35.15Kg/cm2(5〜500psia)
である特許請求の範囲第12項記載の方法。 14 上記処理を、少くとも90日に亘り上記触媒
がH2Sを硫黄に酸化する活性を失うことなく行う
特許請求の範囲第13項記載の方法。 15 酸素がH2Sと固体触媒の接触している期間
中存在する特許請求の範囲第12項記載の方法。 16 (a) H2Sと遊離酸素を121゜〜316℃(250゜〜
600〓)の温度に維持した反応圏において担体
に触媒として活性のバナジウム成分とビスマス
成分を担持して成る固体触媒と接触させ、 (b) 硫黄元素を上記反応圏から除去する特許請求
の範囲第1項記載の方法。 17 上記酸素を空気の形態で供給する特許請求
の範囲第16項記載の方法。 18 上記触媒が耐火性酸化物担体に酸化バナジ
ウム若しくは硫化バナジウムおよび酸化ビスマス
若しくは硫化ビスマスを担持して成る特許請求の
範囲第16項または第17項記載の方法。 19 上記反応圏における最初の接触を177℃
(350〓)以下の温度で行い、少くとも若干のH2S
を177℃(350〓)以下の温度で反応させて硫黄元
素を製造する特許請求の範囲第16,17または
18項記載の方法。 20 177℃(350〓)以下の温度の上記反応圏の
部分が0.14Kg/cm2(2.0psia)以上の水蒸気分圧で
上記触媒と接触する水蒸気を含有し、全圧が0.35
〜21.09Kg/cm2(5〜300psia)である特許請求の
範囲第19項記載の方法。 21 上記H2S含有ガスがH2Sを含有する供給ガ
ス流であり、 (a) H2Sを含有する供給ガス流を空気と混和し、 (b) 生成した混和物を耐火性酸化物担体に触媒と
して活性のバナジウム成分およびビスマス成分
を主成分として担持して成る固体触媒を内蔵す
る反応圏にH2Sが空気により供給される酸素と
反応して硫黄元素蒸気を生成するような条件下
で通し、上記反応を121゜〜246℃(250゜〜475
〓)の温度で始め、 (c) 上記反応圏において生成する硫黄元素蒸気を
含む生成物ガスを上記反応圏から取出す 特許請求の範囲第1項記載の方法。 22 触媒が粒状形で且つ酸化バナジウム、硫化
バナジウム、酸化ビスマス、硫化ビスマスおよび
バナジン酸ビスマスから成る群から選ばれたバナ
ジウム成分およびビスマス成分を含有する特許請
求の範囲第21項記載の方法。 23 上記反応が204℃(400〓)で開始する特許
請求の範囲第21項または第22項記載の方法。 24 上記供給ガスと混和する空気量が、(b)工程
における混和物が、上記H2Sを硫黄元素蒸気に転
化するのに必要な主として化学量論的割合で酸素
を含有するような量である特許請求の範囲第2
1,22または23項記載の方法。 25 上記反応が177℃(350〓)以下の温度で開
始する特許請求の範囲第24項記載の方法。 26 上記反応が149℃(300〓)以下の温度で開
始する特許請求の範囲第24項記載の方法。 27 (a) SO2,COS,CS2および軽質メルカプ
タンから成る群から選ばれた1種または2種以
上の硫黄成分を含有する供給ガス流を、149゜〜
649℃(300゜〜1200〓)の高温度に維持した第
1反応圏において水素および水蒸気の存在下で
ニツケル、コバルト、鉄、タングステン及びモ
リブデンから成る群から選ばれた1種以上の活
性触媒成分を含む触媒と接触させることによ
り、同時にすべての硫黄成分をH2Sに転換し、 (b) 生成したガスをH2S含有ガスとして用い、第
2反応圏で該H2S含有ガスを酸素または二酸化
硫黄(SO2)から成る酸化剤の存在下121゜〜
482℃(250℃〜900〓)の温度でバナジウム成
分とビスマス成分を含む固体触媒と接触させる 特許請求の範囲第1項記載の方法。 28 上記酸化剤ガスが空気の形態で供給する酸
素であり、(b)工程における上記温度を121゜〜246
℃(250゜〜475〓)に維持し、上記(b)工程におけ
る上記触媒が耐火性酸化物担体にバナジウム成分
およびビスマス成分を主成分として担持して成
り、上記バナジウム成分の少くとも若干のものが
酸化バナジウムまたは硫化バナジウムであり、上
記ビスマス成分の少くとも若干のものが酸化ビス
マスまたは硫化ビスマスの形態である特許請求の
範囲第27項記載の方法。 29 第1反応圏における上記接触を482℃(900
〓)以下の温度で行い、上記(a)工程における触媒
がコバルト成分およびモリブデン成分を含む特許
請求の範囲第28項記載の方法。 30 少くとも若干の上記硫黄元素を、上記反応
圏で維持した121゜〜316℃(250゜〜600〓)の温度
で生成する特許請求の範囲第27項記載の方法。 31 H2Sを含む供給ガス流を処理するに当り、 (a) 上記供給ガス流を空気と混和し、 (b) 生成した混和ガス流を、121゜〜316℃(250゜
〜900〓)の温度に維持した第1反応圏におい
て、耐火性酸化物担体にバナジウム成分および
ビスマス成分を主成分として担持して成る触媒
と接触させ、上記バナジウム成分が酸化バナジ
ウムまたは硫化バナジウムで、上記ビスマス成
分が酸化ビスマスまたは硫化ビスマスであり、
上記接触を、混和ガス流中のH2Sの殆んどの部
分酸素との反応により硫黄元素蒸気に転化する
が若干のH2Sが残留するように行い、 (c) 上記(b)工程からの第1生成物ガス流を回収
し、これから硫黄元素を分離して上記残留H2S
を含有する第1精製ガス流を生成し、 (d) 上記精製したガス流中の少くとも若干のガス
流を121゜〜482℃(250゜〜900〓)に維持した第
2反応圏において多孔質耐火性酸化物を含む固
体酸化触媒と接触させ、上記接触を上記残留
H2Sの殆んどの部分が硫黄元素に転換するよう
に十分な酸素、SO2または両者の存在下で行
い、 (e) 硫黄元素を含有する第2生成物ガス流を回収
し、これから硫黄元素を分離して第2精製ガス
流を生成する ことを特徴とするH2Sを含有する供給ガス流の
H2Sを酸化する方法。 32 上記第2生成物ガス流が少量のH2Sを含有
し、上記第2生成物ガス流を過剰の空気と混和し
て上記少量のH2SをSO2に転化し、次いで121゜〜
482℃(250゜〜900〓)の温度に維持した第3反応
圏において多孔質耐火性酸化物担体にバナジウム
およびビスマス活性触媒成分を担持して成る触媒
と接触させて上記少量のH2Sの殆んどすべてのも
のをSO2に転化する特許請求の範囲第31項記載
の方法。 33 上記第1および第2反応圏における上記触
媒が、多孔質耐火性酸化物担体にV2O5として計
算して7重量%以上のバナジウム成分とBi2O3
して計算して8重量%以上のビスマス成分を主成
分として担持して成り、空気を(a)工程および(b)工
程において、ほぼ化学量論的分量の酸素が上記第
1反応圏において利用し且つほぼ化学量論的分量
のSO2とO2を上記第2反応圏において利用して上
記第1および第2反応圏においてH2Sを硫黄元素
に転化するように混和する特許請求の範囲第31
項または第32項記載の方法。 34 少くとも若干の上記硫黄元素を上記反応圏
で維持した121゜〜316℃(250゜〜600〓)の温度で
生成する特許請求の範囲第31項記載の方法。 35 H2Sを供給ガス流から除去するに当り、 (a) 上記供給ガス流を酸素の存在下で、温度を
121゜〜482℃(250゜〜900〓)に維持した第1反
応圏において、上記H2Sの殆んどすべての部分
を硫黄元素に転化するが残りのH2Sが残留する
ような条件下で、バナジウムおよびビスマス有
効触媒成分を担持した固体触媒と接触させ、 (b) 上記残留H2Sを121゜〜482℃(250゜〜900〓)
の温度に維持した第2反応圏において、上記残
留H2SをSO2に転化するため過剰量の酸素の存
在下で、バナジウム成分およびビスマス成分を
主成分として耐火性酸化物、疎水性結晶シリ
カ、無定形アルミノシリケートゼオライト、結
晶アルミノシリケートゼオライトおよびこれ等
の混合物から成る群から選ばれた担体に担持し
て成る固体触媒と接触させることにより(a)工程
で得られた生成物ガス中に存在する上記残留ガ
スのすべてをSO2に転化し、この転化により
SO3を生成することなくすべての部分の上記残
留H2SがSO2に転化され、 (c) SO3を含有しないが、SO2を含有する生成物
ガス流を回収する ことを特徴とする硫化水素の酸化方法。 36 上記(b)工程における接触を316℃(600〓)
より低い温度で、少くとも0.105Kg/cm2(1.5psia)
の分圧の水蒸気の存在下で達成し、上記第1反応
圏において温度を121゜〜232℃(250゜〜450〓)に
維持する特許請求の範囲第35項記載の方法。 37 上記酸素を(a)工程および(b)工程において空
気の形態で供給し、(a)工程において供給する空気
が、上記供給ガス中の上記H2Sを硫黄元素に転化
するのに必要とするほぼ化学量論的分量の酸素が
存在するような分量であり、(a)および(b)両工程に
おける触媒が酸化バナジウムまたは硫化バナジウ
ムおよび酸化ビスマスまたは硫化ビスマスを含む
特許請求の範囲第35項記載の方法。 38 H2Sを0.07Kg/cm2(1.0psia)以上の分圧で
水蒸気を含有する供給ガス流から酸化除去するに
当り、 (a) 上記供給ガス流を、121゜〜482℃(250゜〜900
〓)の範囲の温度に維持した第1反応圏におい
て酸素の存在下でバナジウムおよびビスマス有
効触媒成分を担持した固体触媒と、すべての部
分の上記H2Sが上記酸素と反応して硫黄元素を
生成するが残部のH2Sが残留するような条件下
で接触させ、 (b) 上記残留H2Sを121゜〜316℃(250゜〜600〓)
の温度に維持し且つ酸素が存在し水蒸気が0.07
Kg/cm2(1.0psia)以上の分圧で存在する第2
反応圏において、主有効成分としてバナジウム
成分およびビスマス成分を担持して成る触媒と
接触させて上記H2Sの殆んどすべての部分を上
記酸素と反応させてSO2を生成し、 (c) 上記供給ガス流に比較してH2S分の低減した
SO2含有生成物ガス流を回収する ことを特徴とする硫化水素の酸化方法。 39 上記(b)工程における接触を316℃(600〓)
より低い温度で、少くとも0.105Kg/cm2(1.5psia)
の分圧の水蒸気の存在下で達成し、上記第1反応
圏において温度を121゜〜232℃(250゜〜450〓)に
維持する特許請求の範囲第38項記載の方法。 40 上記酸素を(a)工程および(b)工程において空
気の形態で供給し、(a)工程において供給する空気
が、上記供給ガス中の上記H2Sを硫黄元素に転化
するのに必要とするほぼ化学量論的分量の酸素が
存在するような分量であり、(a)および(b)両工程に
おける触媒が酸化バナジウムまたは硫化バナジウ
ムおよび酸化ビスマスまたは硫化ビスマスを含む
特許請求の範囲第38または39項記載の方法。 41 水素元素が上記供給ガス中に存在し、(a)工
程および(b)工程において上記水素元素が酸化され
ずに完全に残り、上記生成物ガス流と一緒に回収
される特許請求の範囲第40項記載の方法。 42 アンモニアが上記供給ガス中に存在し、こ
のアンモニアが(a)工程および(b)工程において酸化
されずに完全に残留し、上記生成物ガス流と一緒
に回収される特許請求の範囲第41項記載の方
法。 43 (a)工程および(b)工程における上記触媒が少
くとも90日間失活しないままである特許請求の範
囲第40項記載の方法。
[Claims] 1. In oxidizing hydrogen sulfide (H 2 S) to elemental sulfur in the gas phase, H 2 S-containing gas is heated at 121° to 482°C in the presence of oxygen or nitric oxide (SO 2 ). (250゜~900〓)
A method for oxidizing hydrogen sulfide, characterized in that the catalyst is brought into contact with a solid catalyst at a temperature of . 2. The method of claim 1, wherein the catalyst oxidizes H2S to sulfur with little deactivation and the treatment is carried out over a period of at least 90 days. 3. The H 2 S-containing gas further comprises one or more components selected from the group consisting of H 2 , CO, NH 3 and lower hydrocarbons, and the said component is not oxidized at all during the contact period. The method described in item 1 or 2. 4. A process according to claim 1, 2 or 3, wherein oxygen is present in the stoichiometric proportion necessary to convert H2S to sulfur during the contacting. 5. A process according to claim 1 or 2, wherein oxygen is present in a proportion between 0.9 and 1.1 times the stoichiometric proportion required to convert H2S to sulfur during the contacting. 6 mixing a feed gas stream containing H 2 S with air;
In a reaction zone maintained at a temperature of 121° to 482°C (250° to 900°C), the resulting mixture is brought into contact with a catalyst in which catalytically active vanadium and bismuth components are supported on a refractory carrier, and the contact
The method according to claim 1, wherein H 2 S reacts with oxygen supplied by air to produce elemental sulfur vapor, and a product gas containing all of the elemental sulfur produced in the reaction zone is removed from the reaction zone. . 7. The catalyst is granular and consists of a refractory oxide supporting a vanadium component and a bismuth component as main components, and the catalyst is selected from the group consisting of vanadium oxide, vanadium sulfide, bismuth oxide, bismuth sulfide, and bismuth vanadate. 7. The method of claim 6, comprising a vanadium component and a bismuth component. 8. said H2S -containing gas is a feed gas stream containing a significant amount of H2S ; (250°~
contact with a catalyst containing a catalytically active vanadium component and a bismuth component in a reaction zone maintained at a temperature of 900㎓), said contact converting the entire amount of H 2 S in said admixture gas stream to elemental sulfur vapor. (c) recovering the product gas stream from step (b) above and separating elemental sulfur therefrom to obtain a purified gas stream; (d) converting a portion of the purified gas stream product ( a) recycling into the process. The method according to claim 1. 9 said feed gas stream comprises 5 to 40% by volume H2S , said portion of said purified gas stream product recycled to step (a) increases the H2S concentration in said admixture gas stream by 10% by volume; and sufficient to bring the H2S concentration of the feed gas stream to a predetermined value lower than the H2S concentration of the feed gas stream.
The method described in section. 10 Initial contact in the reaction zone above at 177℃
(350〓) or less and the above to produce sulfur
At least some reaction between H2S and oxygen is carried out at 177 °C (350
〓) The method according to claim 9 carried out below. 11 At least some sulfur vapor is present at temperatures between 121° and 316°C.
10. The method according to claim 8 or 9, wherein the process is performed at a temperature in the reaction zone maintained between 250° and 600°. 12. The method of claim 1, wherein the temperature is between 121° and 316°C (250° and 600°). 13 The above H 2 S-containing gas is further added to 0.07Kg/cm 2
(1.0 psia) or more, while the total pressure during the above contact is 0.35-35.15 Kg/cm 2 (5-500 psia).
13. The method according to claim 12. 14. The method of claim 13, wherein said treatment is carried out for at least 90 days without said catalyst losing activity for oxidizing H2S to sulfur. 15. The method of claim 12, wherein oxygen is present during contact of the H2S with the solid catalyst. 16 (a) H 2 S and free oxygen at 121°~316°C (250°~
600 〓) in a reaction zone maintained at a temperature of 600㎓) with a solid catalyst comprising a carrier carrying catalytically active vanadium components and bismuth components, and (b) removing elemental sulfur from the reaction zone. The method described in Section 1. 17. The method of claim 16, wherein the oxygen is supplied in the form of air. 18. The method according to claim 16 or 17, wherein the catalyst comprises vanadium oxide or vanadium sulfide and bismuth oxide or bismuth sulfide supported on a refractory oxide carrier. 19 Initial contact in the above reaction zone at 177℃
(350〓) or below, with at least some H2S
19. The method according to claim 16, 17 or 18, wherein elemental sulfur is produced by reacting at a temperature of 177°C (350°C) or lower. 20 The portion of the reaction zone at a temperature below 177°C (350〓) contains water vapor that contacts the catalyst at a water vapor partial pressure of above 0.14 Kg/cm 2 (2.0 psia), and the total pressure is 0.35
20. The method of claim 19, wherein the weight is between 5 and 300 psia . 21 The H 2 S-containing gas is a feed gas stream containing H 2 S; (a) the H 2 S-containing feed gas stream is admixed with air; and (b) the resulting admixture is mixed with a refractory oxide. Conditions in which H 2 S reacts with oxygen supplied by air in a reaction zone containing a solid catalyst mainly composed of catalytically active vanadium components and bismuth components supported on a carrier to generate sulfur element vapor. The above reaction was carried out at 121°~246°C (250°~475°C).
The method according to claim 1, wherein: (c) a product gas containing elemental sulfur vapor generated in the reaction zone is removed from the reaction zone. 22. The method of claim 21, wherein the catalyst is in particulate form and contains a vanadium component and a bismuth component selected from the group consisting of vanadium oxide, vanadium sulfide, bismuth oxide, bismuth sulfide and bismuth vanadate. 23. The method of claim 21 or 22, wherein the reaction is initiated at 204°C (400°C). 24. The amount of air admixed with the feed gas is such that the admixture in step (b) contains oxygen in the primarily stoichiometric proportion necessary to convert the H 2 S to elemental sulfur vapor. Claim 2
1, 22 or 23. 25. The method of claim 24, wherein the reaction is initiated at a temperature below 177°C (350°C). 26. The method of claim 24, wherein the reaction is initiated at a temperature of 149°C (300°C) or less. 27 (a) A feed gas stream containing one or more sulfur components selected from the group consisting of SO 2 , COS, CS 2 and light mercaptans is
One or more active catalyst components selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, tungsten and molybdenum in the presence of hydrogen and water vapor in a first reaction zone maintained at a high temperature of 649°C (300° to 1200°). (b ) The generated gas is used as the H 2 S-containing gas, and the H 2 S - containing gas is converted into oxygen in the second reaction zone. or 121° in the presence of an oxidizing agent consisting of sulfur dioxide (SO 2 )
The method according to claim 1, wherein the method is brought into contact with a solid catalyst containing a vanadium component and a bismuth component at a temperature of 482°C (250°C to 900°C). 28 The oxidizing gas is oxygen supplied in the form of air, and the temperature in step (b) is 121° to 246°.
℃ (250° to 475〓), and the catalyst in step (b) consists of a refractory oxide carrier supported with a vanadium component and a bismuth component as main components, and at least some of the vanadium component is 28. The method of claim 27, wherein is vanadium oxide or vanadium sulfide, and at least some of said bismuth component is in the form of bismuth oxide or bismuth sulfide. 29 The above contact in the first reaction zone was carried out at 482°C (900°C).
29. The method according to claim 28, wherein the catalyst in step (a) contains a cobalt component and a molybdenum component. 30. The method of claim 27, wherein at least some of said elemental sulfur is produced at a temperature maintained in said reaction zone between 121° and 316°C (250° and 600°). 31 In treating a feed gas stream containing H 2 S, (a) the feed gas stream is mixed with air, and (b) the resulting mixed gas stream is heated to a temperature between 121° and 316°C (250° and 900°C). In the first reaction zone maintained at a temperature of bismuth oxide or bismuth sulfide,
said contacting is carried out in such a way that most of the H 2 S in the admixture gas stream is converted to elemental sulfur vapor by reaction with partial oxygen, but some H 2 S remains; (c) from step (b) above; A first product gas stream of
(d) producing a first purified gas stream containing at least some of the purified gas stream in a second reaction zone maintained at 121° to 482°C (250° to 900°); contact with a solid oxidation catalyst containing a refractory oxide;
( e ) recovering a second product gas stream containing elemental sulfur from which sulfur is converted; of a feed gas stream containing H 2 S, characterized in that the elements are separated to produce a second purified gas stream.
How to oxidize H2S . 32 The second product gas stream contains a small amount of H 2 S, the second product gas stream is mixed with excess air to convert the small amount of H 2 S to SO 2 , and then 121° to
In a third reaction zone maintained at a temperature of 482°C (250° to 900°C), the small amount of H 2 S is 32. The method of claim 31, wherein substantially all is converted to SO2 . 33 The catalyst in the first and second reaction zones contains a vanadium component of 7% by weight or more calculated as V 2 O 5 and 8% by weight or more calculated as Bi 2 O 3 in a porous refractory oxide carrier. The bismuth component of air is supported as a main component, and when air is used in steps (a) and (b), a substantially stoichiometric amount of oxygen is utilized in the first reaction zone, and a substantially stoichiometric amount of oxygen is used in the first reaction zone. Claim 31, wherein SO 2 and O 2 are utilized in the second reaction zone and mixed to convert H 2 S to elemental sulfur in the first and second reaction zones.
The method according to paragraph or paragraph 32. 34. The method of claim 31, wherein at least some of said elemental sulfur is produced in said reaction zone at a temperature of 121° to 316°C (250° to 600°). 35 In removing H 2 S from a feed gas stream, (a) the feed gas stream is brought to a temperature in the presence of oxygen;
In the first reaction zone maintained at 121° to 482°C (250° to 900°), conditions are such that almost all of the above H 2 S is converted to elemental sulfur, but the remaining H 2 S remains. (b) The residual H 2 S is heated at 121° to 482°C (250° to 900°).
In the second reaction zone maintained at a temperature of , amorphous aluminosilicate zeolite, crystalline aluminosilicate zeolite, and mixtures thereof. All of the above residual gas to be converted to SO 2 , and this conversion
characterized in that all portions of said residual H 2 S are converted to SO 2 without producing SO 3 , and (c) recovering a product gas stream free of SO 3 but containing SO 2 . Method of oxidizing hydrogen sulfide. 36 Contact in step (b) above at 316℃ (600〓)
At lower temperature, at least 0.105Kg/ cm2 (1.5psia)
36. The method of claim 35, wherein the temperature is maintained in the first reaction zone between 121 DEG and 232 DEG C. (250 DEG -450 DEG). 37 The oxygen is supplied in the form of air in the steps (a) and (b), and the air supplied in the step (a) is sufficient to convert the H 2 S in the supply gas into elemental sulfur. 35. The catalyst in both steps (a) and (b) comprises vanadium oxide or vanadium sulfide and bismuth oxide or bismuth sulfide. Method described. 38 In oxidizing H 2 S from a feed gas stream containing water vapor at a partial pressure of 0.07 Kg/cm 2 (1.0 psia) or greater, (a) the feed gas stream is heated between 121° and 482°C (250° ~900
In the first reaction zone maintained at a temperature in the range of 〓), the solid catalyst supporting vanadium and bismuth effective catalyst components in the presence of oxygen and all parts of the H 2 S react with the oxygen to produce elemental sulfur. (b) The residual H 2 S is heated to 121° to 316°C (250° to 600°).
temperature and oxygen is present and water vapor is 0.07
A secondary
In the reaction zone, almost all of the H 2 S is brought into contact with a catalyst supporting a vanadium component and a bismuth component as main active components to react with the oxygen to produce SO 2 , (c) Reduced H2S content compared to the feed gas flow above
A process for the oxidation of hydrogen sulfide, characterized in that a product gas stream containing SO 2 is recovered. 39 Contact in step (b) above at 316℃ (600〓)
At lower temperature, at least 0.105Kg/ cm2 (1.5psia)
39. The method of claim 38, wherein the temperature is maintained in the first reaction zone between 121° and 232°C (250° and 450°). 40 The above oxygen is supplied in the form of air in the steps (a) and (b), and the air supplied in the step (a) is required to convert the above H 2 S in the supply gas to elemental sulfur. and the catalyst in both steps (a) and (b) comprises vanadium oxide or vanadium sulfide and bismuth oxide or bismuth sulfide. The method according to item 39. 41 Elemental hydrogen is present in said feed gas and in steps (a) and (b) said elemental hydrogen remains completely unoxidized and is recovered together with said product gas stream. The method according to item 40. 42 Ammonia is present in the feed gas, and this ammonia remains completely unoxidized in steps (a) and (b) and is recovered together with the product gas stream. The method described in section. 43. The method of claim 40, wherein the catalyst in steps (a) and (b) remains undeactivated for at least 90 days.
JP57018691A 1982-02-08 1982-02-08 Oxidizing catalyst for hydrogen sulfide and its oxidation method Granted JPS58156508A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57018691A JPS58156508A (en) 1982-02-08 1982-02-08 Oxidizing catalyst for hydrogen sulfide and its oxidation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57018691A JPS58156508A (en) 1982-02-08 1982-02-08 Oxidizing catalyst for hydrogen sulfide and its oxidation method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3044571A Division JPH04219306A (en) 1991-01-17 1991-01-17 Oxidation of hydrogen sulfide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58156508A JPS58156508A (en) 1983-09-17
JPH0446885B2 true JPH0446885B2 (en) 1992-07-31

Family

ID=11978640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57018691A Granted JPS58156508A (en) 1982-02-08 1982-02-08 Oxidizing catalyst for hydrogen sulfide and its oxidation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58156508A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6004528B2 (en) 2011-08-29 2016-10-12 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica-encapsulated particles and porous silica
JP6165937B2 (en) * 2011-08-29 2017-07-19 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Method for producing porous silica-encapsulated particles
JP7292703B2 (en) * 2019-01-09 2023-06-19 学校法人 龍谷大学 Method for producing visible-light-responsive bismuth vanadate

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58156508A (en) 1983-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4382912A (en) Selective combusting of hydrogen sulfide in carbon dioxide injection gas
US4311683A (en) Process for removal of hydrogen sulfide from gas streams
US6099819A (en) Catalysts for the selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur
US4197277A (en) Process for oxidizing sulfur and sulfur compounds
US4314983A (en) Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide
US5891415A (en) Process for selective oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur
US4636371A (en) Removal of sulfur oxides from fluid streams
US4479928A (en) Catalytic process for the production of sulphur from a gas containing H.sub. S
US5653953A (en) Process for recovering elemental sulfur by selective oxidation of hydrogen sulfide
US4444908A (en) Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide
NZ243726A (en) Conversion of nitrogen oxides incombustion gas to nitrogen, carbon dioxide and water; catalytic conversion in presence of methane and oxygen and using zeolite catalyst
US5700440A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of iron-based catalysts
US5603913A (en) Catalysts and process for selective oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur
US4243647A (en) Process for removal of hydrogen sulfide from gas streams
EP0208434B1 (en) Process for removing nitrogen oxides and carbon monoxide simultaneously
US4171347A (en) Catalytic incineration of hydrogen sulfide from gas streams
US5597546A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of bismuth-based catalysts
US4092404A (en) Catalytic incineration of hydrogen sulfide from gas streams
US4576814A (en) Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide
IE891985L (en) New catalyst capable of being used in a process for the¹selective reduction of oxides of nitrogen
CA1269971A (en) Catalyst for reduction of nitrogen oxides
EP0134594B2 (en) Process for the oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulphur and/or sulphur dioxide
US4444742A (en) Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide
US4528277A (en) Catalyst for oxidizing hydrogen sulfide
US4277458A (en) Process for oxidizing sulfur and sulfur compounds