KR102353682B1 - 가스 스트림 중 황의 촉매 환원을 위한 금속 고함량 가수분해 촉매 - Google Patents

가스 스트림 중 황의 촉매 환원을 위한 금속 고함량 가수분해 촉매 Download PDF

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Abstract

가스 스트림에 함유되는 황 화합물의 가수분해에 유용한 조성물이 개시된다. 조성물은 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴, 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하도록, 슈도보헤마이트, 코발트 화합물 및 몰리브덴 화합물의 소성된 공동-혼련 혼합물을 포함한다. 조성물은 슈도보헤마이트, 코발트 성분 및 몰리브덴 성분의 공동-혼련된 혼합물을 응집체로 형성한 후 건조 및 소성시켜 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴, 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하는 촉매 조성물로 제조된다.

Description

가스 스트림 중 황의 촉매 환원을 위한 금속 고함량 가수분해 촉매
본 출원은 2016년3월23일자에 출원된 미국 가출원 제62/312,010호의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참조로 통합된다.
본 발명은 가스 스트림에 함유되는 황 화합물의 촉매 환원에 유용한 촉매 조성물, 이러한 촉매 조성물의 제조 방법, 및 가스 스트림에 함유된 황 화합물을 환원 전환하는 가수분해 공정에 관한 것이다.
공지된 클라우스 공정에서, 황화수소(H2S)의 상당 부분을 포함하는 산성 가스는 열 단계에서 연소되어 H2S의 일부가 이산화황 (SO2)로 산화된다. 이러한 연소는, H2S 및 SO2를 함유하되 SO2 몰당 H2S 2 몰의 근사 몰비로 존재하는 (2:1) 처리 가스 스트림을 제공하도록 조절된다. 이러한 처리 가스 스트림이 촉매 단계에 전달됨에 따라 H2S 및 SO2가 클라우스 반응에 따라 알루미나 촉매의 존재 하에서 반응함으로써 원소 황 및 물을 수득한다. 이어서, 클라우스 반응 가스로부터 황을 응축시키고, 클라우스 테일 가스 스트림을 수득한다. 클라우스 테일 가스 스트림은 전형적으로 저농도의 H2S 및 기타 황 화합물, 예컨대 SO2, 이황화탄소 (CS2), 황화카르보닐 (COS) 및 원소 황 (S)을 함유한다. 이러한 테일 가스 스트림이 연소되거나 달리 처리되기 위해서는, 그로부터 많은 양의 황을 제거하기 위해 더욱 처리되고, 이에 따라 그 테일 가스의 연소 또는 대기로의 방출이 가능한 충분히 낮은 황 함량을 갖는 처리된 가스로 제공되어야 한다.
테일 가스를 처리하는 한 가지 방법은 이를 환원 반응기로 전달하여 테일 가스 스트림에서 황 화합물 (즉, SO2, CS2, COS, 및 S)이 촉매적으로 H2S로 환원됨으로써 H2S로의 전환으로 인한 황 화합물의 농도가 감소되는 처리 가스 스트림이 제공된다. 이어 처리 가스 스트림은 예를 들어 처리 가스 스트림을 흡수 유닛에 통과시킴으로써 처리 가스 스트림으로부터 H2S를 제거하는 흡수제와 접촉하여 H2S를 제거하도록 추가로 처리될 수 있다.
미국특허번호 제 3554689호에 교시되는 초기 공정 중 하나는 H2S로의 촉매적 가수분해에 의해 가스 스트림에서 산화황탄소, 즉 COS의 제거를 제시하는 것이다. 이 특허에는 또한 산소를 함유하는 연소 가스로부터 COS를 제거하는 방법이 개시되어 있는데, 먼저 가스를 활성 수소화 촉매와 접촉시켜 산소를 전환시킨 다음, 실질적으로 산소가 없는 생성된 가스를 COS 전환 촉매와 접촉시켜 COS를 H2S로 전환시킨다. H2S는 흡수에 의해 제거될 수 있다. COS의 전환은 150 ℃ 이하의 온도에서 이루어질 수 있다. COS 전환 촉매는 50 ㎡/g을 초과하는 비 표면적을 갖는 알루미나를 포함하고 하나 이상의 VI 족 및/또는 VIII 족 금속 산화물을 함유할 수 있다. COS 전환 촉매의 추가의 구현예는 일정량의 알칼리 금속 인산염의 존재를 포함한다. '689 특허 공정의 하나의 요건은 촉매적 가수분해에 의해 COS를 제거하도록 처리된 가스에는 실질적으로 산소가 부재하도록 연소 가스가 촉매적 산소 제거 단계를 먼저 거친다는 것이다.
미국특허번호 제4,668,491호는 일산화탄소 함유 처리 가스에 존재하는 COS 및/또는 CS2의 황 화합물에 대한 선택적 촉매 가수분해를 위한 공정 및 촉매를 개시한다. 상기 '491 특허에 개시된 가수분해 촉매는 알칼리화 산화크롬-산화알루미늄 촉매로서, 산화알루미늄의 바람직한 형태인 감마 알루미나인 산화알루미늄 담체 상에 지지된 산화크롬 및 알칼리 금속 화합물을 포함한다. 처리 가스에서 일산화탄소 함량이 상당하고 100 oC 내지 350 oC 범위의 온도에서 가수분해 촉매를 통과한다. 알칼리화 산화크롬-산화알루미늄 촉매는 산화알루미늄 담체를 크롬 염 용액에 담근 후 이어 함침된 담체를 건조 및 소성시킴으로써 제조된다. 얻어진 크롬-함침 및 소성된 지지체를 칼륨 염에 함침하고 건조시킨다.
미국특허번호 제5,132,098호에는 클라우스 유닛 테일 가스 (잔류 가스)에 함유된 SO2, CS2, COS 및 황 원소의 황 화합물이 수소화 반응 또는 가수분해에 의해 촉매적으로 H2S로 전환되는 공정이 개시되다. 이러한 수소화 또는 가수분해 처리는 실리카 또는 실리카/알루미나 지지체 상에 적층되고 주기율표의 Va, VIa 및 VIII 족의 금속으로부터 선택되는 금속의 화합물을 함유하는 촉매를 이용하여 140 oC 내지 550 oC의 온도 범위에서 수행된다. '098 특허에 개시된 것보다 구체적인 촉매는 알루미나 상에 적층된 산화코발트 및 산화몰리브덴을 포함하는 함침된 비드이다. '098 특허는 1.75 중량 %의 코발트 및 8 중량 %의 몰리브덴이 함침된 알루미나를 포함하는 촉매를 개시하고 있지만, 이들 성분의 범위 또는 촉매의 알루미나의 형태에 관한 교시는 없다. 또한 저온의 수소화 및 가수분해 반응을 제공하거나 황 화합물을 황화수소로 고도로 전환하는 촉매의 세공 구조 특성의 중요성에 대한 인식이 없다.
미국특허번호 제 6080379 호에는 클라우스 반응을 수행하거나 가수분해함으로써 황 함유 가스의 처리에 사용되는 알루미나 촉매가 개시된다. 상기 촉매는 최적화 거대 다공성을 가지며, 다공률은 0.1 ㎛ (1,000 Å)보다 큰 직경의 세공 부피가 12 ㎖/촉매 100 그램보다 크고 0.1 μm (1,000 Å)보다 큰 직경의 세공 부피에 대한 1 μm (10,000 Å)보다 큰 직경의 세공 부피의 비율은 0.65 이상이다. 알루미나는 로 (ρ), 카이 (χ), 에타 (η), 감마 (γ), 카파 (κ), 세타 (Θ), 델타 (δ) 및 알파 (α)로 이루어진 군에서 선택되는 전이 알루미나일 수 있다. 촉매는 추가로 금속 산화물을 함유할 수 있다. CS2 가수분해에서 촉매 사용은 현저하게 높은 반응 온도가 필요할 것으로 보이지만 여전히 높은 CS2 전환율을 제공하지 않는다.
미국특허번호 제8142748호는 가스 스트림에 함유된 황 화합물의 저온 환원을 제공하는 가수분해 촉매를 개시한다. 상기 촉매는 함침 촉매이다. 상기 촉매의 중요한 특징 중 하나는 거대 다공성으로서 총 세공 부피의 많은 부분, 특히 30 %를 초과하는 부분이 10,000 Å를 초과하는 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 세공 구조를 제공한다. 촉매는 알루미나 및 비교적 높은 로딩량의 VI 족 및 VIII 족 금속을 포함한다. 촉매의 바람직한 구현예는 세타-알루미나 형태로 적어도 50 %의 알루미나를 갖는다.
클라우스 유닛에서 발생되는 테일 가스와 같은 가스 스트림에 함유된 황 화합물의 저온 반응 조건에서 높은 전환율을 제공하는 개선 된 촉매 조성물을 개발하기위한 지속적인 노력이 있다.
따라서, 가스 스트림에 함유된 황 화합물의 촉매적 환원에 유용한 촉매 조성물이 제공된다. 상기 촉매 조성물은 슈도보헤마이트 (pseudoboehmite), 코발트 화합물 및 몰리브덴 화합물의 공동 혼련된 소성 혼합물의 성형 응집체를 포함한다. 형성 응집체는 소성되어 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴; 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하는 촉매 조성물을 제공한다.
촉매 조성물은 슈도보헤마이트, 코발트 성분 및 몰리브덴 성분을 혼합하여 공동 혼련된 혼합물을 형성하는 단계; 공동 혼련된 혼합물을 성형 응집체로 형성시키는 단계; 성형 응집체를 건조 및 소성하여 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴; 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하는 촉매 조성물을 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 각각의 중량 %는 촉매 조성물의 총 중량 및 실제 형태에 관계없이 산화물로서의 금속을 기준으로 한다.
촉매 조성물은 가스 스트림에 함유된 황 화합물 및 일산화탄소의 가수분해에 적용된다. 이 공정은 촉매 조성물을 함유하는 반응 구역을 획정하고 적합한 반응 조건에서 작동되는 반응기에 황 화합물 또는 일산화탄소 또는 둘 모두를 포함하는 가스 스트림을 도입하는 단계; 및 적합한 가수분해 반응 조건하에 가스 스트림을 촉매 조성물과 접촉시키는 단계를 포함한다.
도 1은 합성 테일 가스 공급물에 함유된 황화카르보닐 (COS)의 가수분해 전환에 사용될 때 다양한 반응기 온도에서 작동되는 반응기 유출물의 미전환 COS를 보임으로써 비교 촉매의 성능과 본 발명 촉매의 성능을 비교하는 막대 도표이다.
도 2는 합성 테일 가스 공급물에 함유된 일산화탄소 (CO)의 가수분해 전환에 사용될 때 다양한 반응기 온도에서 작동되는 반응기 유출물의 미전환 CO를 보임으로써 비교 촉매의 성능과 본 발명 촉매의 성능을 비교하는 막대 도표이다.
본 발명의 촉매는 클라우스 테일 가스와 같은 가스 스트림 또는 제거 또는 허용 수준으로 감소될 필요가 있는 고농도의 황화카르보닐을 가지는 기타 가스 스트림에 함유되는 황화카르보닐의 저온 가수분해에 특히 유용한 특성을 갖는다. 이 촉매는 또한 수성 가스 전이 반응에서 일산화탄소의 저온 전환에도 응용된다.
가수분해 반응이라는 용어는 본 명세서에서 황화카르보닐과 물의 반응으로 황화수소 및 이산화탄소를 생성시키는 것을 의미한다.
본원에서 수성 가스 전이 반응은 일산화탄소와 물이 이산화탄소와 수소로의 평형 반응을 언급하는 것이다.
본 발명의 촉매 조성물은 향상된 촉매 특성을 제공하는 특유한 특징의 조합을 갖는다. 최종 촉매의 금속 고함량과 함께 촉매 성분의 공동-혼련 (co-mulling)의 조합은 그의 향상된 특성에 기여한다고 믿어진다. 또한 공동-혼련된 혼합물의 성형 응집체의 제조에서 알루미나의 슈도보헤마이트 형태 사용 및 슈도보헤마이트 알루미나 형태로부터 최종 촉매를 획득하기 위한 감마 알루미나 형태로의 연속적 전환은 본 발명 촉매에서 개선된 특성에 기여하는 것으로 생각된다. 촉매가 제조되는 방식 및 이의 성분들은 특정 세공 구조를 갖는 본 발명의 조성물을 제공하여 촉매의 다른 특징과 함께 그의 향상된 특성에 기여한다.
따라서, 촉매는 필연적으로 공동-혼련된 촉매 (co-mulled catalyst)이다. "공동-혼련된"의 용어는 촉매의 출발 물질들이 함께 혼합되어 바람직하게 또는 실질적으로 균일하거나 균질한 개별 성분들의 혼합물을 형성한다는 의미이다. 이러한 용어는 응집체 입자로 성형될 수 있는 공동-혼련된 혼합물을 획득하기 위하여 슈도보헤마이트, 코발트 화합물 및 몰리브덴 화합물을 포함하는 출발 물질들의 혼합을 포함하여 범위를 충분히 넓게 의도한 것이다. 공동-혼련된 혼합물은 임의의 공지된 응집 방법에 의해 응집체 입자로 형성되거나 임의의 공지된 압출 방법에 의해 압출물 입자로 압출될 수 있는 페이스트 또는 가소성 혼합물일 수 있다.
공동-혼련된 혼합물을 응집시키는 바람직한 방법은 압출에 의한 것으로, 전체 직경이 0.5 mm 내지 10 mm 또는 0.75 mm 내지 8 mm 및 길이 대 직경 비가 1: 1 내지 10: 1 또는 이상인 압출물 입자를 형성한다. 압출물은 원통형 및 다엽형 (multilobal) 형상과 같은 전형적인 형상일 수 있다.
따라서, 공동-혼련된 혼합물의 성형은 텀블러, 고정식 쉘 또는 트로프 (troughs), 배치식 또는 연속식 뮬러 (muller) 혼합기 및 충격 혼합기와 같은 적절한 유형의 고체 혼합기의 사용, 및 고체 및 액체의 혼합 또는 압출 성형 가능한 페이스트 혼합물의 성형을 위한 배치식 또는 연속식 혼합기의 적절한 유형의 사용을 포함하지만 이에 한정되지 않고 당업자에게 공지된 임의의 방법 또는 수단에 의해 수행된다.
적합한 유형의 배치식 혼합기는 변환 캔 혼합기, 고정식 탱크 혼합기, 임의의 적합한 유형의 혼합 블레이드가 장착된 이중-암 (double-arm) 혼련 혼합기를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 유형의 연속식 혼합기는 단일 또는 이중 스크류 압출기, 트로프 및 스크류 혼합기 및 퍼그 밀 (pug mills)을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
공동-혼련된 혼합물의 제조에 사용되는 출발 물질들의 혼합은 표준 시험 방법 ASTM D7348에 의해 측정했을 때 40 % 내지 80 %의 범위의 강열 감량 (LOI)을 갖는 전술한 페이스트 형의 혼합물을 제공하는데 필요한 물 및 적당한 양의 질산과 같은 무기산을 포함한다. 이러한 범위의 LOI를 갖는 공동-혼련된 혼합물은 바람직한 압출 특성을 갖는 페이스트를 제공하고, 이는 본 명세서 전반에 걸쳐 상세히 기술되는 본 발명 촉매에서 요구되는 세공 구조 특성을 갖는 최종 촉매 생성물에 기여한다는 것이 밝혀졌다.
공동-혼련된 혼합물의 제조에 사용되는 출발 물질의 혼합은 공동-혼련된 혼합물을 적절하게 균질화 시키는데 필요한 시간 동안 수행된다. 일반적으로, 혼합 시간은 12 시간 또는 이상까지의 범위이다. 전형적으로, 혼합 시간은 0.1 시간 내지 1 시간의 범위이다.
공동-혼련된 혼합물 형성에 사용되는 알루미나 분말 성분은 주로 슈도-보헤마이트 결정 형태 (Al2O3.xH2O, 식중 x는 x=1 보헤마이트와 x=3 깁사이트 사이의 중간값)인 알루미나 입자와 약 20 wt % 내지 30 wt % 수분 함량을 포함하고, 수은압입법 (접촉각 140°)에 의한 표면적의 중간 세공 직경이 약 60 Å 내지 약 120 Å의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다. 알루미나는 상당히 분리된 상태로 되어있어 건조한 상태에서 분말 형태로 되어 금속 화합물, 물 및 기타 성분을 공동-혼련 또는 혼합하여 본 발명의 공동-혼련된 혼합물을 제조할 수 있다.
알루미나 분말 성분은 실리카를 함유할 수 있으며, 실리카가 존재하는 경우, 알루미나가 바람직하게는 2 중량 % 미만의 실리카, 가장 바람직하게는 1 중량 % 미만의 실리카를 함유한다. 알루미나 분말은 실리카 물질이 존재하지 않을 수 있다. 공동-혼련된 혼합물 제조에 유용한 알루미나는 상당히 분리된 상태로 되어있어 건조한 상태에서 분말 형태로 되어 금속 화합물, 물 및 기타 성분을 공동-혼련 또는 혼합하여 본 발명의 공동-혼련된 혼합물을 제조할 수 있는 슈도보헤마이트를 포함하거나, 이것으로 실질적으로 이루어지거나, 이루어진다.
알루미나 분말의 알루미나 입자는 메쉬 크기로 나타낼 수 있고 대부분의 입자, 즉 입자의 적어도 90 중량 %의 입자가 체 35번의 메시 (명목상 체 구멍이 0.500mm)를 통과할 수 있고, 대부분의 입자, 즉 적어도 90 중량 %의 입자가 체 400번의 메시 (명목상 체 구멍이 0.037mm)를 통과할 수 없거나 잔류되는 것이다.
본 발명의 촉매는 또한 전술한 바와 같이 그 향상된 특성에 기여하는 특정 세공 구조를 갖는다. 촉매가 쌍봉 (bimodal) 세공 구조를 갖는 것이 중요하지만, 총 세공 부피 중 대부분은 세공 직경이 10,000 옹스트롬 (Å) 미만인 세공에 포함된다. 특히, 촉매의 총 세공 부피의 6 퍼센트 (%) 미만은 10,000 Å보다 큰 세공 직경을 갖는 세공에 포함된다. 바람직한 촉매 조성물에서 총 세공 부피의 5 % 미만, 보다 바람직하게는 4 % 미만은 10,000 Å보다 큰 세공 직경의 세공에 포함된다.
촉매의 세공 구조는 직경이 1,000 Å을 초과하는 세공의 총 부피에 대한 직경이 10,000 Å를 초과하는 세공의 총 부피의 비율이 0.6 미만이 되도록 한다. 이러한 비율이 0.5 미만인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 비율이 0.4 미만이다.
총 세공 부피에서 10,000 Å보다 큰 직경을 갖는 세공이 적은 부분을 차지하는 본 발명 촉매의 세공 구조 특성 이외에, 세공 구조는 쌍봉으로서 본 발명의 촉매의 총 세공 부피의 제 1 주요 부분이 직경이 50 Å 내지 150 Å 인 세공 내에 포함되며, 총 세공 부피의 제 2 주요 부분이 직경이 1,000 내지 10,000 Å 범위인 세공 내에 포함된다. 150 Å 내지 1,000 Å 범위의 직경을 갖는 세공은 촉매의 총 세공 부피 중 단지 적은 (minor) 부분 만을 포함한다.
총 세공 부피의 제 1 주요 부분은 촉매의 전체 세공 부피의 15 % 내지 60 % 범위이고, 총 세공 부피의 제 2 주요 부분은 촉매의 총 세공 부피의 10 % 내지 50 % 범위이다.
총 세공 부피의 적은 부분은 촉매의 총 세공 부피의 15 % 미만이다. 바람직하게는, 적은 부분은 13 % 미만이고, 심지어 촉매의 총 세공 부피의 10 % 미만이다.
따라서, 촉매의 쌍봉 세공 구조는 촉매의 총 세공 부피의 15 % 초과, 바람직하게는 20 % 초과, 보다 바람직하게는 25 % 초과 부분은 촉매의 세공 직경 50 Å 내지 150Å 범위인 세공에 포함되는 것이다. 50 Å 내지 150 Å 범위의 세공 직경을 갖는 세공 내에 포함되는 세공 부피 범위의 상한은 촉매의 총 세공 부피의 60 % 미만, 바람직하게는 50 % 미만이며, 가장 바람직하게는 40 % 미만이다.
촉매의 쌍봉 세공 구조의 제 2 주요 부분에있어서, 촉매의 총 세공 부피의 10 % 초과, 바람직하게는 12 % 초과, 보다 바람직하게는 15 % 초과 부분은 세공 직경이 1,000 Å 내지 10,000 Å 범위인 세공에 포함된다. 1,000 Å 내지 10,000 Å 범위의 세공 직경을 갖는 세공 내에 포함되는 세공 부피 범위의 상한은 촉매의 총 세공 부피의 50 % 미만, 바람직하게는 45 % 미만이며, 가장 바람직하게는 40 % 미만이다.
본 발명 촉매의 본질적인 특징은 높은 수준 또는 농도의 코발트 및 몰리브덴 금속을 갖는 것이다.
공동-혼련된 혼합물의 코발트 화합물은 산소 존재하에 소성할 때 산화물로 전환될 수 있는 코발트 화합물이다. 코발트 화합물은 적합한 코발트 염 화합물로부터 선택될 수 있다. 이러한 화합물은 암모늄 코발트 화합물, 및 코발트의 인산염, 질산염, 옥살산염, 황산염 및 할라이드로부터 선택된 코발트 화합물을 포함할 수 있다. 공동-혼련된 혼합물에 유용한 코발트 화합물인 것으로 밝혀진 특히 유리한 코발트 염은 질산코발트이다. 코발트 화합물을 공동-혼련된 혼합물의 다른 성분과 코발트를 포함하는 제 1 수용액의 형태로 조합하는 것이 바람직하다. 제 1 수용액은 코발트 염을 물에 용해시킴으로써 형성될 수 있다. 가장 바람직한 코발트 염은 질산코발트이다.
공동-혼련된 혼합물의 몰리브덴 화합물은 산소 존재하에 소성할 때 산화물로 전환될 수 있는 몰리브덴 화합물이다. 몰리브덴 화합물은 적합한 몰리브덴 염 화합물로부터 선택될 수 있다. 이러한 화합물은 몰리브덴산암모늄, 몰리브덴산칼륨, 몰리브덴산나트륨, 인몰리브덴산, 이황화몰리브덴, 삼산화몰리브덴 및 몰리브덴산과 같은 화합물로부터 선택된 몰리브덴 화합물을 포함할 수 있다. 몰리브덴 화합물을 공동-혼련된 혼합물의 다른 성분과 몰리브덴을 포함하는 제 2 수용액의 형태로 조합하는 것이 바람직하다. 제 2 수용액은 물에 몰리브덴 염을 용해시킴으로써 형성될 수 있다. 가장 바람직한 몰리브덴 염은 칠몰리브덴산암모늄 및 이몰리브덴산암모늄과 같은 몰리브덴산암모늄이다.
본 발명의 완성된 촉매 조성물을 제공하기 위해, 공동-혼련된 혼합물의 성형된 응집체를 건조시킨 다음 소성시킨다. 공동-혼련된 혼합물의 건조 단계는 중요한 단계가 아니며 일반적으로 20 oC 내지 125 oC 범위의 건조 온도에서 공기 중에 수행된다. 건조 시간은 원하는 정도의 건조를 제공할 수 있는 임의의 적절한 시간이다.
공동-혼련된 혼합물의 소성은 금속 화합물을 그의 산화물 형태로, 그리고 슈도보헤마이트 알루미나를 감마 알루미나 형태로 전환시키는 본 발명의 촉매 조성물의 필수적이고 중요한 특징이다. 금속 성분과 슈도보헤마이트의 공동-혼련 및 이들 성분의 소성에 의한 연이은 전환은 특히 우수한 촉매 특성을 갖는 촉매 생성물을 제공하는데 기여한다고 생각된다.
공동-혼련된 혼합물의 성형 집합체 또는 응집체의 소성은 공기와 같은 산소 함유 유체의 존재하에 소망하는 정도의 소성을 달성하기에 적합한 온도 및 시간 동안 수행되어 본 발명의 최종 촉매 조성물을 제공한다. 일반적으로, 소성 온도 범위는 300 oC 내지 800 oC, 바람직하게 350 oC 내지 700 oC, 더욱 바람직하게는 400 oC 내지 600 oC의 범위이다. 소성 시간은 0.1 시간 내지 96 시간의 범위일 수 있다.
소성된 공동-혼련된 혼합물의 금속 성분의 농도 수준은 본 발명의 촉매의 중요한 특징이다. 금속 로딩량은 비교적 높다고 간주되며, 금속의 고농도와 촉매의 다른 중요한 특징의 조합은 전술한 향상된 촉매 특성을 갖는 촉매를 제공한다.
소성된 공동-혼련된 혼합물의 코발트 성분은 적어도 2.75 중량 % (중량 %)이다. 코발트가 소성된 공동-혼련된 혼합물에 2.85 중량 % 내지 6 중량 %의 양으로 존재하는 것이 보다 바람직하다. 바람직하게는, 코발트 성분은 3.0 내지 5 중량 % 범위의 함량으로 소성된 공동-혼련된 혼합물에 존재하고, 더욱 바람직하게는, 코발트 성분은 3.1 내지 4 중량 %의 함량으로 존재한다.
소성된 공동-혼련된 혼합물의 몰리브덴 성분은 적어도 7.5 중량 %이다. 소성된 공동-혼련된 혼합물에 몰리브덴이 7.75 중량 % 내지 15 중량 % 범위의 함량으로 존재하는 것이 보다 바람직하다. 바람직하게는, 몰리브덴 성분은 8.0 내지 12 중량 % 범위의 함량으로 소성된 공동-혼련된 혼합물에 존재하고, 보다 바람직하게는 몰리브덴 성분은 8.5 내지 10.5 중량 % 범위의 양으로 존재한다.
소성된 공동-혼련된 혼합물의 금속 성분의 중량 %에 대한 본원에서의 언급은 금속 성분의 실제 형태에 관계없이 산화물로서 금속 성분을 갖는 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
따라서, 본 발명 촉매는 감마 알루미나, 코발트 성분 및 몰리브덴 성분을 포함하거나, 본질적으로 이루어지거나, 또는 이것으로 이루어진 공동-혼련된 혼합물이 소성되고 성형된 응집체이다. 촉매에 함유된 감마 알루미나 성분의 함량은 금속을 고려한 후에 조성물의 나머지로 채워진다. 따라서, 촉매의 감마 알루미나 성분은 조성물의 약 89.75 중량 % 이하의 함량으로 존재한다. 전형적으로, 촉매는 감마 알루미나를 약 80 중량 % 내지 약 89 중량 %, 바람직하게는 85 중량 % 내지 89 중량 % 범위의 함량으로 포함한다.
본 발명의 촉매 조성물은 가스 스트림에 함유된 황 화합물의 가수분해에 유용하며, 더욱 상세하게 촉매 조성물은 클라우스 공정 유닛에 의해 발생된 테일 가스 스트림의 처리에 특히 유용하여 테일 가스 스트림에 함유된 황 화합물을 H2S로 전환하고, 이는 이어서, 가스 스트림으로부터 H2S를 제거하기 위한 다수의 적절한 수단 또는 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 제거될 수 있다
촉매 조성물은 클라우스 유닛 테일 가스 스트림의 처리에 사용될 때 종래의 촉매를 사용하는 가수분해 반응기에 요구되는 것보다 낮은 온도 조건에서 가수분해 반응기의 작동을 허용하는 소정의 특유한 촉매 특성을 가지며, 촉매 조성물은 더 낮은 반응기 온도 조건에서도 높은 황 화합물의 전환을 제공한다.
촉매 조성물은 또한 종래의 촉매로 로딩된 가수분해 반응기에서 허용되는 것보다 훨씬 더 높은 유속, 따라서 훨씬 더 빠른 공간 속도로 가수분해 반응기를 통과하는 가스 스트림의 통과를 허용하면서도, 낮아진 반응기 온도 조건에서 황 화합물의 높은 전환율을 제공한다.
종래의 가수분해 촉매가 로딩된 반응기를 포함하는 전형적인 통상적인 가수분해 반응기 시스템의 작동에서, 테일 가스는 가수분해 반응기로 도입되기 전에 상당히 가열될 필요가 있다. 이것은 원소 황의 응축 온도 가까이에서 작동하는 황 응축기에서 나오는 클라우스 장치에서 배출되는 테일 가스 때문이다. 전형적인 클라우스 유닛 테일 가스 스트림의 온도는 110~125oC의 범위이다. 종래 가수분해 유닛의 경우, 가수분해 반응기 테일 가스 공급물의 도입 온도, 또는 반응기 입구 온도는 250 oC 내지 350 oC의 범위가 되도록 테일 가스는 통상 가열되어야 한다. 가수분해 반응기에 필요한 테일 가스 공급물 입구 온도가 낮아지면 조작시에 상당한 에너지 절감을 제공할 것이다.
클라우스 테일 가스 스트림의 처리에서 본 발명 촉매 조성물을 사용하면 클라우스 테일 가스 스트림을 처리하는데 필요한 온도를 낮춤으로써 상당한 에너지 절감을 제공할 수 있다.
본 발명의 촉매 조성물을 사용하여 처리될 수 있는 가스 스트림은 하나 이상의 기체 화합물을 포함하고, 또한 적어도 하나의 황 화합물을 포함한다. 본원에서의 사용 용어로서, 황 화합물은 황화카르보닐 (COS), 이황화탄소 (CS2), 이산화황 (SO2), 및 원소 황 (Sx)으로 이루어진 화합물 군으로부터 선택된 분자 또는 원소 화합물이다. 황화수소는 황 화합물의 이러한 정의에서 제외된다; 본 발명의 촉매 조성물은 H2S의 전환을 제공할 의도가 아니라, 환원 반응에 의해 황 화합물을 황화수소로 감소시키는 것을 의도하기 때문이다.
이후에 황화수소는 처리된 가스 스트림으로부터 제거될 수 있다. 따라서, 가스 스트림은 가수분해 반응기 작동의 온도 및 압력 조건에서 통상 기체이거나 기체 상태인 화합물을 포함한다. 상기 황 화합물 이외의 기체 화합물의 예는 질소, 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소, 물 및 메탄, 에탄 및 에틸렌과 같은 저급 탄화수소를 포함한다.
본 발명의 촉매 조성물을 함유하는 가수분해 반응기에 충전되거나 도입되는 가스 스트림에 함유된 황 화합물의 총 농도는 총 가스 스트림의 0.01 부피 % (100 ppmv) 내지 5 부피 % 범위일 수 있다. 더욱 일반적으로, 황 화합물 농도는 0.02 vol. % (200ppmv) 내지 3 vol. % 범위이다.
앞서 언급한 바와 같이, 촉매 조성물은 클라우스 테일 가스 스트림의 처리에 특히 적합하여 그 내부에 함유된 황 화합물을 황화수소로 전환시켜 처리될 테일 가스 스트림의 황 화합물의 농도보다 농도가 감소된 황 화합물을 가지는 처리된 가스 스트림을 제공한다. 다음 표 1은 클라우스 테일 가스 스트림을 구성하는 보다 공통적인 성분들의 전형적인 범위를 나타낸다.
표 1 - 클라우스 테일 가스 조성
성분 넓은 범위
(vol. %) 		중간 범위 (vol. %) 좁은 범위
(vol. %)
H2S 0.2 - 2 0.4 - 1.5 0.6 - 1.2
SO2 0.1 - 1 0.2 - 0.75 0.3 - 0.6
Sx 0 - 0.2 0.005 - 0.15 0.01 - 0.1
CO2 1 - 25 2 - 22 3 - 20
H2O 20 - 50 25 - 40 30 -35
N2 40 - 80 45- 70 50 -60
H2 0.5 - 4 1 - 3 1.5 - 2.5
CO 0.01 - 2 0.1 - 1 0.2 - 0.8
COS 0.005 - 1 0.015 - 0.5 0.01 - 0.1
CS2 0.005 - 1 0.015 - 0.5 0.01 - 0.1
총 황 화합물 0.11 - 3.2 0.23 - 1.9 0.33 - 0.9
본 발명의 가수분해 공정에서, 황 화합물의 농도를 갖는 가스 스트림은 촉매 조성물을 함유하고 적합한 가수분해 또는 환원 반응 조건에서 작동되는 가수분해 반응기로 도입된다. 가수분해 반응기 내에서, 가스 스트림은 그 내부에 함유된 촉매 조성물과 접촉된다. 가수분해 반응기로부터 황 화합물 농도가 감소된 처리 가스 스트림이 얻어진다. 처리된 가스 스트림은 가스 스트림보다 H2S의 농도는 증가하지만, 처리된 가스 스트림은 가스 스트림보다 황 화합물의 농도는 감소될 것이다. 낮아진 황 화합물 농도는 일반적으로 100ppmv 미만, 바람직하게는 50ppmv 미만, 가장 바람직하게는 30ppmv 미만이어야 한다.
전술 한 바와 같이 클라우스 테일 가스 스트림의 가수분해에서, 본 발명의 촉매 조성물 사용으로 인한 장점은 예를 들어, 250 oC 보다 낮은 비교적 낮은 입구 온도에서 가수분해 반응기의 조작을 가능하게 한다는 것이다. 가스 스트림이 가수분해 반응기에 도입되어야 하는 최저 온도가 있고, 따라서 가스 스트림이 가수분해 반응기에 충전되거나 도입되는 입구 온도는 일반적으로 140 oC 내지 250 oC 범위이다. 도입 온도가 150 oC 내지 240 oC의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 도입 온도는 160 oC 내지 230 oC의 범위이다. 가수분해 반응기로 도입되는 가장 바람직한 가스 스트림 도입 온도는 170 oC 내지 220 oC의 범위이다.
가수분해 반응기의 작동 압력은 일반적으로 1 bar (14.5 psi)에서 100 bar (1450.3 psi), 바람직하게는 2 bar (29.0 psi)에서 70 bar (1015.3 psi), 바람직하게는 3 bar (43.5 psi) 내지 50 bar (725.2 psi)의 범위이다.
가스 스트림 및 첨가된 환원 가스가 있는 경우, 첨가된 환원 가스가 가수분해 반응기에 도입되는 유속은 일반적으로 10hr-1 내지 10,000hr- 1 의 범위인 기체 공간 속도 (GHSV)이다. "기체 공간 속도"라는 용어는 탄화수소 공급 원료가 가수분해 반응기에 충전되는 시간 당 부피의 속도를 가스 스트림이 충전되는 가수분해 반응기에 함유된 촉매의 부피로 나눈 수치 비율의 값을 나타낸다. 바람직한 GHSV는 10hr-1 내지 8,000h-1, 더욱 바람직하게는 500h-1 내지 5,000h-1, 가장 바람직하게는 1000h-1 내지 4,000h-1의 범위이다.
클라우스 테일 가스 스트림의 처리 과정에서, 대부분의 경우, 가수분해 과정의 가수분해 반응에 필요한 환원 가스의 공급원이 될 수 있는 물과 수소의 농도가 포함된다. 그러나, 가스 스트림이 충분한 농도의 환원 가스 성분을 함유하지 않는 경우, 필요에 따라 가스 스트림에 환원 가스가 첨가될 수 있다. 가스 스트림 중에 가수분해 반응이 완료되기 위해 화학량론적으로 요구되는 환원 가스의 함량을 가지는 것이 일반적으로 바람직하다.
하기 실시예는 본 발명의 특정 양태를 추가로 설명하기 위해 제공되지만, 본 발명의 범위를 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 I
이 실시예 I은 본 발명의 촉매 조성물 및 비교 촉매의 제조를 예시한다.
본 발명 촉매 조성물
본 발명의 촉매 조성물의 구현예는 주로 슈도보헤마이트를 포함하는 넓은 공극의 알루미나 분말을 질산 및 물과 혼련하되, 가소성 혼합물, 예를 들어 강열 감량이 약 61 %가 되도록 수분 함량을 가지는 압출 가능한 혼합물을 제공하는 비율로 혼련하여 제조하였다. 코발트를 포함하는 코발트 수용액은 질산코발트를 물에 용해시켜서 제조하고, 몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 수용액은 30 % 과산화수소를 가지는 물에 이몰리브덴산암모늄을 용해시킴으로써 제조하였다. 두 금속 용액들을 혼련 혼합물에 첨가하고, 일정 시간 동안 혼합한 후, 소량의 수산화암모늄을 혼련 혼합물과 혼합하였다. 이어서, 생성된 혼합물을 3.2mm 트리로브 압출 다이를 통해 압출하고, 압출물을 건조시키고 소성시켰다. 완성된 촉매 조성물은 주로 감마 형태의 알루미나, 9.4 중량 %의 몰리브덴 및 3.6 중량 %의 코발트를 포함하였다. 금속의 중량 %는 산화물 형태의 금속을 가지는 완성된 촉매의 총 중량을 기준으로 한다.
비교 촉매 조성물 A
비교 촉매 조성물은 금속의 농도가 본 발명의 촉매 조성물에 비해 실질적으로 낮은 것이외에는, 본 발명의 촉매와 유사한 방법으로 제조하였다. 완성된 비교 촉매 조성물 A는 7.2 중량 %의 몰리브덴 및 2.5 중량 %의 코발트를 함유하였다.
비교 촉매 조성물 B
최종 촉매에서 (원소 기준) 8.5 중량 %의 몰리브덴 및 (원소 기준) 3.3 중량 %의 코발트를 목표 함량으로, 수성 암모니아, 이몰리브덴산 암모늄, 코발트 수산화물을 혼합하여 함침 용액을 제조하였다. 이 혼합물을 45 oC까지 가열하고, 코발트 몰 당 1.2 내지 1.5 몰의 모노에탄올아민 (MEA)을 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 금속염이 분해될 때까지 온도를 유지하면서 교반하였다. 이어 용액을 약 30 oC로 냉각시키고 물로 처리하되 용액으로 함침되는 알루미나 구체의 세공 부피에 근사되는 용액의 총 부피를 제공하도록 하였다. 명목상 직경이 4mm 인 알루미나 구체 또는 비드를 용액으로 함침시키고, 응집을 방지하기 위해 때때로 혼합하면서 두 시간 숙성시켰다. 함침된 알루미나 구체를 한 시간, 125 oC의 온도로 대류식 오븐에서 건조하였다. 건조된 구체를 한 시간 동안 538 oC의 온도로 머플로에서 소성하였다.
실시예 II
실시예 II는 적어도 하나의 황 화합물의 농도를 함유하는 가스 스트림의 가수분해에서 실시예 I에 기술된 촉매의 사용을 설명하고, 촉매의 성능 데이터를 제공한다.
실시예 I의 촉매는 반응기 온도를 제어하기 위해 사용되는 튜브 퍼니스 (tube furnace)가 구비된 테일 가스 파일럿 유닛 반응기를 사용하여 성능 시험되었다. 활성 시험을 위한 준비에서, H2S 및 H2를 포함한 공급물을 반응기에 300 oC에서 3 시간 및 467 GHSV로 도입함으로써 각각의 촉매를 황화하였다. 이어 H2S, SO2, COS, CS2, S, H2, CO, N2, 및 증기를 포함하고 표 2에 나타낸 바와 같이 일반적인 조성을 가지는 합성 테일 가스를 다양한 반응기 온도에서 2052 nGHSV (정상적인 기체 공간 속도, 3 psi 단위 압력)를 제공하는 속도로 작동되는 테일 가스 반응기에 충전하였다.
표 2. 전형적인 공급물 성분
성분 몰 %
H2 2
CO2 7
H2S 0.8
CO 1
COS 0.025
SO2 0.4
CH3SH 0
CS2 0.025
CH4 0
H2O 26
S 0
N2 62.75
각각의 반응기 온도 조건에 대한 반응기 유출물의 조성을 가스 크로마토 그래피를 사용하여 분석하였다. 테스트 결과는 하기 표 3 내지 표 6에 나타내었고, 이는 도 1 및 도 2의 막대 도표에 의해 더 도시된다.
표 3. 반응기 유출물의 미전환 COS
반응기 등온 온도 (℃) 미전환 COS - 본 발명 촉매
(ppmv) 		미전환 COS - 비교 촉매 A (ppmv) 미전환 COS - 비교 촉매 B (ppmv) 개선 대 촉매 B
%
260 12 11 20 40
240 14 30 34 59
220 44 284 147 70
200 154 281 144 -7
표 4. 반응기 유출물의 미전환 CO
반응기 등온 온도 (℃) 미전환 CO - 본발명 촉매
(wt %) 		미전환 COS - 비교 촉매 A (wt %) 미전환 CO - 비교 촉매 B (wt %) 개선 대 촉매 B

%
260 0.018 0.041 0.030 38
240 0.023 0.072 0.045 50
220 0.037 0.405 0.139 74
200 0.302 0.563 0.257 -17
표 5. COS 가수분해 반응에 대한 K- 값
반응기 등온 온도 (℃) 본 발명 촉매

(k- 값) 		비교 촉매 A

(k- 값) 		비교 촉매 B

(k- 값) 		RVA 개선 대 촉매 A (%)
260 2.8 3.0 2.3 -7
240 2.4 1.9 1.6 26
220 1.2 0 0.4 ∞
200 0.4 0 0.4 ∞
표 6. CO 수성 가스 전이 반응에 대한 K- 값
반응기 등온 온도 (℃) 본 발명 촉매

(k- 값) 		비교 촉매 A

(k- 값) 		비교 촉매 B

(k- 값) 		RVA 개선 대 촉매 A (%)
260 3.4 3.2 28
240 2.7 2.4 42
220 1.6 0.8 188
200 1.1 0.5 100
상기 표에 제시된 데이터는 본 발명의 촉매와 비교되는 저-금속, 공동-혼련된 촉매 조성물 및 비교 함침 촉매 조성물에 비해 향상된 촉매 성능을 나타낸다는 것을 보여준다.
촉매 A와 비교하여 저온에서 황화카르보닐 가수분해 반응에 대해 본 발명의 촉매가 제공하는 반응 속도 상수는 상당히 더 높고, 보다 높은 반응 온도에서 이러한 속도 상수는 상대적으로 변하지 않는다는 것이 입증된다. 촉매 B와 비교하여, 본 발명의 촉매에 의해 제공되는 COS 가수분해 반응 속도 상수는 200 OC의 매우 낮은 온도를 제외한 모든 반응 온도에서 상당히 더 높고, 상기 온도에서 두 촉매에 의해 제공된 속도 상수는 실질적으로 동등하다.
본 발명의 촉매에 의해 제공되는 보다 높은 COS 가수분해 반응 속도 상수의 결과로서, 비교 촉매를 사용하는 경우에 비해 처리된 가스 스트림을 사용하여 훨씬 감소된 농도의 미전환 황화카르보닐이 생성된다. 미전환 황화카르보닐의 이러한 감소된 농도는 보다 낮거나 낮아진 반응 온도에서도 본 발명의 촉매의 사용에 의한 것이다.
도 1은 표 3에 제시된 데이타를 막대 도표 형태로 도시하며, 이는 낮은- 금속, 공동-혼련된 촉매 조성물 (촉매 A) 및 함침된 촉매 (촉매 B)와 비교하여 본 발명 촉매의 향상된 성능 특성을 예시하는 것을 돕는다.
본 발명의 촉매 조성물은 또한 비교 촉매의 성능과 비교할 때 일산화탄소 수성 가스 전이 평형 반응에 대한 개선된 반응 성능을 나타낸다. 본 발명 촉매에 의해 제공된 반응 속도 상수는 촉매 A에 의해 제공되는 것과 비교할 때 모든 온도에서 상당히 개선된다. 그리고 속도 상수가 촉매 B와 비교 될 때, 본 발명 촉매는 속도 상수가 거의 동등한 온도의 가장 낮은 온도를 제외하고는 모든 온도에서 보다 큰 반응 속도 상수를 제공한다.
보다 높은 수성-가스 속도 상수는 비교 촉매로 인한 결과와 비교하여 처리된 가스 스트림으로 생성되는 미전환 일산화탄소의 농도를 상당히 감소시킨다. 보다 높은 속도 상수는 낮은 반응 온도에서 반응기의 조작을 허용한다.
도 2는 표 4에 제시된 데이타를 막대 도표 형태로 도시하며, 이는 낮은- 금속, 공동-혼련된 촉매 조성물 및 함침된 촉매와 비교하여 본 발명 촉매의 향상된 성능 특성을 예시하는 것을 돕는다.

Claims (16)

  1. 가스 스트림에 함유되는 황 화합물의 촉매 환원에 유용한 촉매 조성물로서, 상기 촉매 조성물은:
    슈도보헤마이트, 코발트 화합물 및 몰리브덴 화합물을 포함하는 공동 혼련된 혼합물의 성형 응집체를 포함하되, 상기 성형 응집체는 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴; 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하는 상기 촉매 조성물을 제공하도록 소성되고, 여기서 각각의 중량 %는 상기 촉매 조성물의 총 중량, 및 실제 형태와 무관하게 산화물로서의 금속을 기준으로 하고; 상기 촉매 조성물은 10,000 Å을 초과하는 세공 직경을 갖는 세공 내에 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 6 % 미만이 함유되는 쌍봉 (bimodal) 세공 구조를 갖고; 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 추가로, 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 15 % 초과 60 % 미만이 50 Å 내지 150 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 것을 특징으로 하고; 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 추가로, 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 10 % 초과 50 % 미만이 1000 Å 내지 10,000 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 것을 특징으로 하는, 촉매 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 추가로, 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 15 % 미만이 150 Å 내지 1000 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 것을 특징으로 하는, 촉매 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 촉매 조성물은 추가로, 1000 Å 초과의 직경을 갖는 세공 내에 함유된 총 세공 부피에 대한 10,000 Å 초과의 직경을 갖는 세공 내에 함유된 총 세공 부피의 비율은 0.6 보다 적은 것을 특징으로 하는, 촉매 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촉매 조성물은 7.75 내지 15 중량 %의 몰리브덴 및 2.85 중량 % 내지 6 중량 %의 코발트를 포함하는, 촉매 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 20 % 초과 및 50 % 미만이 50 Å 내지 150 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되고; 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 13 % 미만이 150 Å 내지 1000 Å 범위의 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되고; 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 12 % 초과 45 % 미만이 1000 Å 내지 10,000 Å 범위의 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되고; 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 6 % 미만이 10,000 Å 보다 큰 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는, 촉매 조성물.
  6. 가수분해 공정으로서, 촉매 조성물을 함유하는 반응 구역을 획정하고 적절한 반응 조건에서 작동되는 반응기에 황 화합물 또는 일산화탄소 또는 둘 모두를 포함하는 가스 스트림을 도입하는 단계; 및 상기 가스 스트림을 상기 촉매 조성물과 접촉하는 단계를 포함하고, 상기 촉매 조성물은 슈도보헤마이트, 코발트 화합물 및 몰리브덴 화합물을 포함하는 공동 혼련된 혼합물의 성형 응집체를 포함하되, 상기 성형 응집체는 감마-알루미나, 적어도 7.5 중량 %의 몰리브덴; 및 적어도 2.75 중량 %의 코발트를 포함하는 상기 촉매 조성물을 제공하도록 소성되고, 여기서 각각의 중량 %는 상기 촉매 조성물의 총 중량, 및 실제 형태와 무관하게 산화물로서의 금속을 기준으로 하고; 상기 촉매 조성물은 10,000 Å을 초과하는 세공 직경을 갖는 세공 내에 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 6 % 미만이 함유되는 쌍봉 세공 구조를 갖고; 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 추가로, 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 15 % 초과 60 % 미만이 50 Å 내지 150 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 것을 특징으로 하고; 상기 촉매 조성물의 상기 쌍봉 세공 구조가 추가로, 상기 촉매 조성물의 총 세공 부피의 10 % 초과 50 % 미만이 1000 Å 내지 10,000 Å 범위인 세공 직경을 갖는 세공 내에 함유되는 것을 특징으로 하는, 가수분해 공정.
  7. 제6항에 있어서, 상기 황 화합물은 0.01 내지 2 부피 % 범위의 황 화합물 농도로 상기 가스 스트림 중에 존재하고, 상기 황 화합물은 황화카르보닐 (COS), 이황화탄소 (CS2), 이산화황 (SO2) 및 원소 황 (Sx)으로 이루어진 화합물 군에서 선택되는, 가수분해 공정.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적절한 반응 조건은 140 oC 내지 250 oC 범위의 상기 반응기 입구 온도를 포함하는, 가수분해 공정.
  9. 제8항에 있어서, 상기 처리된 가스에서 황 화합물의 농도는 75ppmv 미만인, 가수분해 공정.
  10. 가스 스트림에 함유되는 황 화합물 또는 일산화탄소 또는 둘 모두의 촉매 환원에 유용한 촉매 조성물 제조 방법으로서, 상기 방법은: 슈도보헤마이트, 코발트 성분 및 몰리브덴 성분을 혼합하여 공동 혼련된 혼합물을 형성하는 단계; 상기 공동 혼련된 혼합물을 성형 응집체로 성형시키는 단계; 임의로 상기 공동 혼련된 혼합물을 20 oC 내지 125 oC 범위의 건조 온도에서 건조하는 단계; 및 상기 성형 응집체를 산소-함유 유체의 존재 하에 300 oC 내지 800 oC 범위의 소성 온도에서 0.1 내지 96 시간 동안 소성시켜 상기 촉매 조성물을 제공하는 단계를 포함하는, 제1항에 기재된 촉매 조성물의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 혼합 단계는 상기 코발트 성분의 제 1 수용액 및 상기 몰리브덴 성분의 제 2 수용액을 상기 슈도보헤마이트와 공동 혼련하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 혼합 단계에서 상기 제 1 수용액과 상기 제 2 수용액을 상기 슈도보헤마이트와 혼합하기 전에, 분말 형태의 상기 슈도보헤마이트를 물과 질산과 혼합하여 40 % 내지 80 % 범위의 강열 감량을 갖는 가소성 혼합물을 형성하고, 그 후, 상기 가소성 혼합물, 상기 제 1 수용액 및 상기 제 2 수용액을 공동 혼련하여 상기 공동 혼련된 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제 1 수용액은 물에 용해된 질산코발트를 포함하고, 상기 제 2 수용액은 물에 용해된 이몰리브덴산암모늄을 포함하는 제조 방법.
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