Катализатор для обработки газов, содержащих серные соединения

 

Сущность изобретения: катализатор для обработки газов, содержащих серные соединения , путем их окисления в легко удаляемые серные соединения, в частности, в элементарную серу, содержащий диоксид титана, имеет монолитную форму, выполненную в виде параллелепипеда с рас по л оженными по всей длине каналами квадратного сечения, параллельными его граням. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

-IH0E ПАТЕНТНОЕ

CCP

CP) с

АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ про дя тор орг сер и/и кат сел лен лаг окс фо пед

831328/04

8.10.90

0.08.93. Бюл. М 32

913141

9.10.89

R он-Пуленк Шими (FR) ьерри Шопэн, Жан-Люк Эбрар и Эрик р (FR)

Commercial runs show Т102 Claus

lyst retains activity Nougayrede J.

ere E.PhiÈððå Н,; Vermeersch. R. ОИ

yas у, 1987, 85. N 32, 65-68,70. (21) (22) (46) (31) (32) (33) (71) (72}

Кем (56)

Cat

Que

and

Изобретение относится к катализатору для обработки газов, содержащих серные сое нения,с целью их окисления в легко уда яемые серные соединения, в частности, в эл ментарную серу.

Изобретение относится к обработке

ышленных газовых эффлюентов, выхоих,в частности, из установок Клауса, кое содержат в основном сероводород и нические соединения серы, такие как. истый углерод, сероокись углерода и меркаптаны.

Цель изобретения состоит в разработке лизатора с высокой эффективностью и ктивностью в отношении реакции окися серных соединений до серы.

Эта цель достигается с помощью предемого катализатора, содержащего дид татана, имеющего монолитную у, выполненную в виде параллелепис расположенными по всей длине «а Ж, 1837957 А3 (51)з В 01 J 21/06, С 01 В 17/04 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗОВ. СОДЕРЖАЩИХ СЕРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. (57) Сущность изобретения: катализатор для обработки газов, содержащих серные соединения, путем их окисления в легко удаляемые серные соединения, в частности, а элементарную серу, содержащий диоксид титана, имеет монолитную форму, выполненную в виде параллелепипеда с расположенными по всей длине каналами квадратного сечения, параллельными его граням. 1 табл. налами квадратного сечения, параллельными его граням.

Окись титана может применяться в смеси с йесхолькими окислами, такими как окись алюминия, окись кремния, окись циркония, окись церия, окись этана. окислы трехвалентных редкоземельных металлов, окись молибдена, окись кобальта, окись никеля,окисьжелеза,окись хрома, окись цинка. окись ванадия или т. и.

Катализатор может также содержать добавки, улучшающие формование или его механические свойства. В качестве примера добавок, улучшающих формование, можно назвать, в частности: целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиэтилцеллюлозу, талловое масло, ксантановые смолы. поверхностно-активные агенты, коагулирующие агенты такие, как полиакриламиды, сажа изчистогоуглерода, крахмалы, стеариновая кислота, полиакриловый спирт, поливиниловый спирт, биополимеры. глюкоза. полиэтиленгликоль.

1837957

Количество этих добавок может изменяться в пределах между 0,1 и 15 мас. относительно готового катализатора.

В качестве добавок, улучшающих механические свойства катализатора, используют глину, силикаты, сульфаты щелочно-земельных металлов, керамические волокна. асбест или кремнезем, Эти добавки вводят в количествах

99,5$, в частности до 60 gj и точнее до 30 от массы катализатора.

Катализатор может быть получен путем приготовления смеси из воды, порошка, содержащего по меньшей мере один каталитически активный элемент, и соответствующей добавки упомянутого выше типа.

Полученную смесь подвергают формовке для придания ей монолитной формы, например..экструзией, прокаткой, отверждением элементов в виде листа.

Полученный монолит подвергают сушке рри температуре, например, от 100 С до

150 С, в течение очень разного времени от

10 до 20ч.

После этой операции при необходимости подвергают монолит операции кальцинации при температуре 350-500 С в течение времени чаще всего от 1 часа до 8 часов. Полученные катализаторы монолитной формы, называемые массивными, имеют удельную поверхность в пределах от 5 до

ЗОО м /r, предпочтительно.от 50 до 120 м /г, измеренную по В.Е.Т.

Согласно другому варианту получения катализатора активный элемент осаждают, на монолитную подложку.

Монолитной подложкой может быть подложка с не основными свойствами, такая как окись алюминия, окись кремния, окись церия, окись циркония, окись титана ит. д.

Она может быть изготовлена и сформована по методу, описанному выше, иэ порошка окиси или гидратированной окиси и соответствующих добавок, описанных выше.

В качестве монолитных подложек используют монолитные подложки известного типа, такие как тугоплавкие монолитные подложки; например, металлические монолиты или монолиты из керамического материала.

Металлическими монолитами являются, в частности, монолиты, полученные из сплавов хрома, алюминия и кобальта, такие. которые известны под наименованием

KAHTAJl, или те, которые получены из сплавов.железа, хрома, алюминия и иттрия и известные под названием ФЕКРАЛЛОЙ.

Металлом может быть также углеродистая сталь или простой чугун.

Монолитами из керамического материала являются,в частности, монолиты, содЕржащие в качестве основного материала: кордиерит, окись алюминия, муллит, цирконий, цирконмуллит, титанат бария, фарфор, окись тария, окись магния, стеатит, карбиды бора и кремния.

На указанные монолитные подложки после осаждают каталитически активный элемент путем пропитки ее раствором, солью или гелем, содержащим по меньшей мере один каталитически активный элемент в виде окиси или его предшественника.

Эту операцию осуществляют обычно погружением подложки в определенный обьем раствора по меньшей мере одного предшественника каталитически активного элемента.

Под раствором предшественника каталитически активного элемента подразумевается раствор соли или другого соединения по меньшей мере одного элемента, составляющего каталитическую фазу, причем эти соли и соединения являются . гермически разложимыми.

Концентрация соли в растворе выбирается в зависимости от количества активной

30 фазы, осаждаемой на монолитную подложку.

Толщина нанесенной каталитически активной фазы может меняться в пределах между 2 мкм и 500 мкм и составляет от 0 5

35 до 95 мас.g от монолитной подложки с удельной поверхностью, в целом составляющейот50до120м /r.

Процесс окисления сероводорода и серных соединений состоит в осуществлении

40 взаимодействия газа, содержащего серные соединения, и газа, содержащего кислород в присутствии катализатора монолитной формы.

Обрабатываемый газ может быть разно45 го происхождения; природного происхождения, продуктом газификации угля или тяжелых масел, или гидрогенизвции серных соединений, и может меняться по своему составу. Гак. он может содержать сероводо50 род, органические соединения серы, такие как сероуглерод (CSz) и/или сероокись углерода (COS) и/или меркаптаны, Количественное соотношение компонентов тоже может изменяться в широких

55 пределах. Обычно, газ содержит менее 15 об. сероводорода и, предпочтительно, от 0,1 до 10 об, Концентрация CSz и/или COS составляет не более 3 (об., предпочтительно не более 1 .

1837957 окисляющим газом обычно является оздух, при необходимости обогащенный ислородом, чистый кислород или смесь ислорода и нейтрального газа, например зота. 5

Количество газа таково, чтобы количесто кислорода было по меньшей мере равно предпочтительно больше стехиометричекого количества, необходимого для окислеия в серу всех серных соединений. 10 редпочтительно, количество кислорода. рисутствующего в газе, составляет избык около 15 — 100 по отношению к стехиоетрии.

Способ десульфурации, согласно изо- 15 ретению, осуществляется при температуах выше 150 С и предпочтительно при т мпературах между 200 С и 550ОС.

Время взаимодействия газового потока с катализатором изобретения определяется 20 т ким образом, чтобы получить желаемый роцент преобразования.

Согласно способу изобретения время в аимодействия небольшое, предпочтит льно между 0,5 и 2,5 с, что соответствует 25 в сокой пространственной скорости. Велич на УУН, которая представляет объем обр ботанного газа на объем катализатора в ч с,предпочтительно составляет более 1500 ч, и еще более предпочтительно в преде- 30

1 л хмежду2000и10000ч, .

Газообразный эфлюент, содержащий с рные соединения и газ. содержащий своб дный кислород, могут отдельно подаватьс на взаимодействие с катализатором. 35

0 нако, для получения очень гомогенной

r зовой реакционной среды предпочтительн смешать прежде всего указанный эфлюе т с газом, содержащим свободный к слород, и подать приготовленную таким 40 о разом смесь на взаимодействие с катализ тором изобретения.

Полученная смесь, в дальнейшем наэыв емая "газовым потоком", имеет очень разн образный состав, однако, 45 и едпочтительно состав следующий, 7,:

Сероводород 0,1-3

Кислород 0,05-2

Вода 3-30

Азот до 100 50

Предпочтительный пример выполнения с особа, согласно изобретению, состоит в о ществлении взаимодействия газообраэн ro эфлюента, имеющего потенциальное с ержание H2S менее 5 (свободная H2S 55

+ г5, выделяющаяся из СЯ и COS), и газа, с ержащего кислород: причем молярное с тношение HgS/Oz в пределах между 1,0 и,З и предпочтительно между 1.3 и 1,8 с ка ализатором монолитной формы.

Способ изобретения позволяет получать поток, содержащий очень мало ЯО, предпочтительно менее 50 ррм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Сравнительный пример 1:

К суспензии окиси титана, полученной после гидролиза и фильтрации согласно известному способу сернокислого выщелачивания ильменита, доставляют суспенэию окиси кальция для нейтрализации всех сульфатов. Суспенэию высушивают при 150 С в течение 1 часа, Полученный порошок смешивают в присутствии воды и азотной кислоты в следующих пропорциях, :

Порошок Т 02 58

НИОз 2

Н20 40

Полученную таким образом пасту зкструдируют через цилиндрическую фильеру, имеющую диаметр 4 мм для получения изделий, имеющих цилиндрическую форму.

После 15-ти часовой сушки при 120 С и

2-х часовой кальцинации при 450ОС полученные экструдированные изделия имеют следующие характеристики.

Диаметр экетрудатов 3,5 мм

Удельная поверхность 120 м /r

Полный пористый объем 0,35 см /г

Пример 2, Пасту, полученную в примере 1, экструдируют через фильеру квадратного сечения со стороною 20 мм и имеющую 169 маленьким квадратов со стороною 1,4 мм, Затем монолиты сушат при 120 С в течение 15 ч с последующей кальцинацией в течение 2 ч при 450 С, Характеристики полученного катализатора следующие:

Монолиты квадратного сечения со стороны 20 мм

Удельная поверхность: 110 м /г

Полный пористый объем: 0,30 см /r.

Целью каталитического теста является сравнение активности катализаторов из примеров 1 и 2 при прямом окислении сероводорода в серу и SOz.

В реактор вводят газ, имеющий следующий объемный состав, :

H2S 1

02 0,5

Н20 7

Й2 91,5.

В изометрических условиях работы при температуре 200 С и при объеме, идентичном реактору, заполненному катализатором, объемная скорость газа равна 7200 ч, рассчитанная в нормальных условиях температуры и давления.

1837957

Составитель В.Надина

Редактор C.Êóëàêîâà Техред М;Моргентал - Корректор И.Шмакова

Заказ 2883 Тираж Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-36, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Время взаимодействия газов -0,5 с, Выходные газы подвергались хроматографическому анализу s газовой фазе.

Активность катализаторов сравнивали путем измерения процента преобразования 5 сероводорода и определяли процентное содержание образованного S0z.

Полученные результаты приведены в таблице.

Результаты, представлейные в таблице, 10 показывают превосходство катализатора изобретения относительно известного катализатора, не только по удалению газа HgS, но также по его активности и его селективности в отношении серы.

Формула изобретения

Катализатор для обработки газов, содержащих серные соединения, путем окисления этих соединений в легко удаляемые серные соединения, в частности в элементарную серу< содержащий диоксид титана, отл и ч а ю щи и с я тем, что катализатор имеет монолитную форму, выполненную в виде параллелепипеда с расположенными по всей длине каналами квадратного сечения, параллельными его граням,