Способ регенерации катализатора клауса

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности регенерации катализатора Клауса для получения элементарной серы, что может быть использовано для удаления сульфатов, отложений кокса и серы, предотвращения термической и гидротермической деструкции дезактивированных катализаторов. Цель - повышение степени восстановления активности и продолжительности эксплуатации катализатора. Обработку отравленных контактов ведут 2-10%-ными водными растворами активаторов NAALO<SB POS="POST">2</SB> и/или NA<SB POS="POST">2</SB>OX<SP POS="POST">.</SP>SIO<SB POS="POST">2</SB> где X=0,5-1, сушкой при 100-110°С на воздухе с последующим окислительным выжиганием серы и кокса при 550°С (6 ч) и повторной обработкой теми же активаторами. Эти условия по сравнению с известными обеспечивают снижение количества сульфатов в регенерированном катализаторе с 1,1 до 0,3-0,2 мас.%, увеличивают время его работы до снижения его активности на 50% с 6 до 16 мес при увеличении степени конверсии сероводорода в серу с 62 до 71%, удельной площади поверхности катализатора с 150 до 250 м<SP POS="POST">2</SP>/г с одновременным ростом механической прочности на раздавливание с 8 до 13 кг/гранул, причем на стадии предварительной обработки катализатора достигается удаление сульфатов, на 72-81% против 53-66% в известных способах. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)5 В Ol J 21/20, ?3/92

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4358003/23-04 (22) 04.01.88 (46) 15.03.90. Бюл. М 10 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) В. Л. Ященко, В. Р, Грунвальд, С. A.- Слющенко, В. И. Настека, Ю. M. Жоров, В. В. Николаев и В. И. Вакулин (53) 66.097 ° 38(088.8) (56) Патент Великобритании Р 1444632, кл. В 01 J 21/20, В1Е, опублик. 1976.

Патент Канады 1-".- 1184169, кл. В 01 J 21/20, кл. 252-116, опублик. 1985.

Патент Канады Р 1097317, кл. В 01 J 21/20,,кл. 252-116, опублик. 1977. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАШ1И КАТАЛИЗАТОРА

КЛАУСА (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности регенерации катализатора Клауса для получения элементарной серы, что может быть использовано для удаления сульфатов, отложений кокса и серы, предотвращеИзобретение относится к катализу, преимущественно к способам регенера ции катализатора процесса Клауса— активного оксида алюминия, который . используется в процессах получения элементарной серы, и, в частности, может быть применено для удаления

2 ния термической и гидротермической деструкции дезактивированных катализаторов. Цель — повышение степени восстановления активности и продолжительности эксплуатации катализатора.

Обработку отравленных контактов ведут

2-10%-ными водными растворами активаторов NaA10 и/или Na 0 . Х Б)о где

Х = 0,5-1, сушкой при 100-110 С на воздухе с последующим окислительным о выжиганием серы и кокса при 550 С (6 ч) и повторной обработкой теми же активаторами. Эти условия по сравнению с известными обеспечивают снижение количества сульфатов в регенерированном катализаторе с 1,1 до 0 30,2 мас.7., увеличивают время его ра. боты до снижения его активности на

50% с 6 до 16 мес. при увел»»чени»( степени конверсии сероводорода в серу с 62 до 717., удельной площади поверхности катализатора с 150 до

250 м /г с одновременным ростом механической прочности на раздавливание с 8 до 13 кг/гранул, причем на стадии предварительной обработки катализатора достигается удаление сульфатов на

72-81% против 53-667. в известных способах. 3 табл. сульфатов, отложений кокса и серы, предотвращения термической и гидротермической деструкции, являющихся основными факторами снижения активности катализаторов.

Цель изобретения — повышение степени восстановления каталитической

1549585 активности и продолжительности эксплуатациии катализаторов Клауса эа счет использования в качестве активатора раствора NaA10< и/или. Na<0 х х XSiO где Х = 0,5-1, определенной концентрации.

Пример 1. 500 г катализатора Клауса (DR 5-10) импортной поставки, отработавшего 2 года, промывают в течение 1 ч 5%-ным водным раствором

NaA1O при непрерывной циркуляции раствора. Затем катализатор сушат на воздухе. Обработанный катализатор помещают в печь для проведения окислительной регенерации в потоке воздуха, подогреваемого в трубчатой. печи перед подачей в реактор. Объемная скорость подачи воздуха при атмосферном давлении составляла 50-100 ч . Темпе- 20 ратуру поднимают до 550 С и выдержи о вают катализатор в течение 6 ч. Скорость подъема температуры до 100 С о составляет 5 С/мин, в дальнейшем—

20 С/мин. Газы регенерации перед вы- 25 бросом в атмосферу пропускают через раствор ИаОН., Затем регенерируемый катализатор охлаждают .до комнатной температуры и обрабатывают 5%-ным водным раствором НаА10 или Na О ° XSiOz в течение

2 ч нри непрерывной циркуляции раствора. После этого катализатор сушат в печи при 100-110 С до постоянного веса.

Предварительная обработка активатором предотвращает дополнительную сульфатацию катализатора при последующем окислительном отжиге, при этом использование водных растворов металлюминатов и силикатов натрия способствует удалению сульфатов и замедляет процесс коксообразования.

Последующая после окислительного отжига обработка активатором обеспе- 45 чивает удаление остаточных сульфатов и восстановление кристаллической структуры катализатора. Аналогичная последовательность обработки регенерируемых катализаторов Клауса, согла сно изобретению, сохраняется в осталь ных примерах.

В табл. 1 приведен состав катализатора Клауса DR 5-10 мас.% после отравления и регенерации. Диаметр шари55 ков 5-10 мм.

Активность реактивированного катализатора.в отношении реакции Клауса определяют на лабораторной установке.

Для этого 100 г катализатора помещают в реактор из нержавеющей стали так, чтобы высота слоя была равна 30 см.

Реактор помешают в трубчатую печь.

Составы газов до и после каталитического реактора анализируют на хроматографе ЛХМ-8 ИД.

Степень конверсии Н в серу на ла 2 бораторной установке составляет: а) на свежем катализаторе 71,3% или

1,0; б) после регенерации по предлагаемому способу 68-71% или 0,95—

0,995; в) после регенерации по патенту Канады М 1184169 62% или 0,87;

r) после регенерации по патенту Канады У 1097317 61% или 0,86; д) после регенерации по предлагаемому способу с использованием в качестве активатора NaOH (3-5%) — 63,1 — 73,6% или 0,885-0,892, Результаты экспериментов представлены в табл. 2 и 3.

Из табл. 2 и 3 видно, что при снижении концентрации водных растворов активаторов менее 2 мас.% и значениях

Х для силикатов натрия меньших 0,5 повышение степени восстановления каталитической активности и увеличение срока эксплуатации катализатора не наблюдается, а при значениях концентрации больше 10 мас.% и Х для силикатов натрия (Na О XSiO ) больших 1 достигнутый эффект не увеличивается, так как оптимальный интервал концентраций составляет 2-10 мас.% при значениях Х = 0,5-1. е

Возможный гидролиз активаторов не сказывается на эффективности предлагаемого способа, так как здесь играет роль соотношение ионов алюминия или кремния в исходном растворе.

Дополнительными опытами было установлено, что при обработке катализатора водой или водным раствором щелочи происходит разрушение поверхностного слоя катализатора вследствие вымывания алюминия, а в случае применения растворов NaA10< и Na О XSiO< вымывание последнего из структуры катализатора не происходит, о чем свиГ тельствуют результаты анализа на содержание алюминия: промывочный. раствор по патенту Канады Р 1097317

16,3 мас.%; промывочный раствор по патенту Канады К 1184169 — 18,1 мас.% промывочный раствор по предлагаемому способу: а) для растворов ИаА120 увеличение концентрации Al не обнаруСпособ регенерации катализатора

Клауса, отравленного в результате использования в модифицированных конверторах, включающий предварительную обработку катализатора водным раствором активатора, сушку на воздухе с последующим окислительным отжигом се20 ры и кокса и повторную обработку регенерируемого катализатора водными растворами активаторов и сушку при 100110 С, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения степени вос25 становления каталитической активности и продолжительности эксплуатации катализатора, в качестве активатора используют 2-10Х-ный раствор NaA10@ и/или Na<0 "ХЯ3.02, где Х = 0,5-1. .Таблица!

Свежий Отработан- Регенерирокатализа- ный катали- ванный катаКомпонентый состав катализатора тор лизатор затор

А,о, Ре,оз

1%а 0

Сульфаты

Кокс

Н20

Удельная. поверхностьт м /г

Прочность на раздавливание кг/гранула

99,8

0 05

0,04

Следы

Следы

0,08

85,55

0,85

0,3

3,6

2,9

6,8

98,0

0,07

0,4

0,2

0,02

1,3

300

210-258

10,4

13,8 таблиц ° 2

Рввулътатн па регенерации каталнеатора Пикуса 08 5-10

Рвгенврнроаанннп каталнеатор (ло лреллагаенону способу) Покааатвла

Отрабо ньа! ка лнаато

По латал анады

118416

Активатор патенту

Еанаин

1097317

На10 > XS301 ° насЛ

14101 нас.2

2 5 2 - 0,5 8 1

2 5 2 5

1>1 I 6 0 78 0 72 0,4 O ° 2 0 43 0,3 0,4! 0,3

0,03, 1 ° 3 0,02 О ° 02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

151 138 169 176 210 256 213 235 228 240

3,6

2,9

Сулвфатн, нас.2

Kvac нас.2 улвлвнаа поверхность, н /г

5 15495 жено; б) для растворов Na 0 ° Х$3.0 наблюдалось содержание 0,6-1,4X Al.

Разрушение поверхностного слоя приводит к снижению механической

5 прочности, размеров пор и, в конечном счете, к снижению . активности катализатора.

Выбор температуры окислительного отжига порядка 550 С обусловлен тем, 10 что при Т.= 300-350 С весь кокс не удаляется, сгорает лишь его водородная составляющая, а углеродная остается.

Применение активаторов согласно изобретению снижает повторное образование сульфата во время проведения окислительной регенерации.

Согласно экспериментальным данным на стадии предварительной обработки происходит удаление сульфатов на 7281Х от их первоначального содержания, а в известных способах лишь на 53

66Х.

Предложенный способ по сравнению с известными обеспечивает следующие преимушества: увеличение времени работы катализатора до снижения активности на 507. с 6 до 16 мес.; снижение

85 6 количества сульфатов в регенерирован ном катализаторе с 1, 1 до 0,2

0,3 мас.X; повьппение удельной плошади поверхности с 150 до 250 м /г; уменьшение кокса; увеличение конверсии сероводорода в серу до 71X увеличение механической прочности на раздавливание с 8 до 13 кг/гранул.. .

Ф о р м у л а изобретения

1549585

Продолжение табл.2

Г мвс й

2 ) 5

Обс «м пор» см /г

1лгмк рвботм до сн1вввнмк

ccacscocaaI нв 50 мвс.й

Ставень комвврвнм II48 в8, и

1Ькаккквскав прочность на

РВ9ДВВЛНВВНМВI Cr/ГРВПРЛВ

0,35 ° 0,29 О,ÇS 0,35 0,36 0,39

0,37 0,39, О,ЭB О,Э9

11,$ 13,5 13,0 14,5

0,09

6 13 . 15

Ы 63,1 63,6

70 71

71

68 70

13,2 13,6

13 2 13,4

8 ° 2 11,0 11,1

10,4

13,6 13,8

10,9

Т в б л п н в 3

Рввтльтатм по рагвнаранмн катавпватора ЬЛВУСа DR 5-10

1,25

Звб

2,9

258 256 160 1&1 230

235235 162 238 241 241 241

151 165 252

0,35 0,36 О,Э9 0,39 0,39 0,36 0,36 0,38

0,39 0,38 0,36 0,38 0,39 0,39 0,39

0i09

15 15 7

14 16 16 16

l6 7 7

8 14

6Э 70

7 l 63 63 68

70, 70 63

71 71 71 71

Составитель В. Теплякова

Редактор N. Товтин Техред ф,.Кравчук Корректор О. Кравцова

Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ 5

П оизводственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагари а, 11 ll

Г н 101 роиз

Стльбатм, и мВС Долл

Кокс, мвс,й

cojI C

Удвльпвк плО над в ПОВВРК ностмэ м /Г

Объем пор, см Э/г

Врвмл рвбО тм до сн1г квкмл актнп»

Востн Вв

502, мвс.

Отвпвнь кон» оврсмн Нвб

ОB, й

1,1 Sa0 0,2 0,2 0,2 1,1 1,1 0,34 0,3 0,3 1,0 0,3 0,3 0,3 0,3

0,03 0,025 0,02 0,02 0,02 0 026 0,025 0 02 0,02 0,02 О>024 0,02 0,02 0,02 0,02