Способ получения коллоидной серы

 

Изобретение относится к процессам получения коллоидной серы из сероводородсодержащего углеводородного газа и может быть использовано в химической технологии и сельском хозяйстве в производстве гербицидов для борьбы с болезнями и вредителями плодовых, ягодных и овощных культур, резинотехнической промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что сероводородсодержащий углеводородный газ окисляют кислородом воздуха в псевдоожиженном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: оксид хрома 16 - 18; оксид магния 4,0 - 5,2; оксид ванадия 3,5 - 4,2; оксид алюминия остальное при отношении H₂S:O₂, равном 0,5 - 0,51. Окисление осуществляют при 250 - 300°С. Полученные продукты контактируют с водой при 60 - 85°С. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к процессам получения коллоидной серы из сероводородсодержащего углеводородного газа и может быть использовано в химической технологии и сельском хозяйстве в производстве гербицидов для борьбы с болезнями и вредителями плодовых, ягодных и овощных культур, а также резинотехнической промышленности.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения коллоидной серы из сероводородсодержащих кислых газов жидкофазным окислением сероводорода водными растворами хелатного комплекса железа с трилоном Б (комплексонат железа) в присутствии промотирующих добавок.

Сущность способ заключается в хемосорбции и окислении сероводорода слабощелочным (рН 7,0-8,5) водным раствором комплексата трехвалентного железа и последующей регенерации отработанного раствора воздухом при 35-45^оС и атмосферном давлении. Образующаяся тонкодисперсная сера в регенераторе флотируется воздухом в виде серной пены и отфильтровывается. Образующийся продукт - коллоидная сера - паста может быть использована в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями и вредителями плодовых, ягодных и овощных культур методом опрыскивания.

Ввиду отсутствия данных по гранулометрическому составу экспериментально определен выход продукта с размером частиц 0,5-5 мкм, составляющий 60-65%.

Недостатком способа является невысокий выход продукта с размером частиц 0,5-5 мкм, являющимся оптимальным при проведении сельхозработ, и невозможность получения однородной высокодисперсной серы.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения однородной высокодисперсной серы.

Цель достигается способом получения коллоидной серы, включающим окисление сероводородсодержащего углеводородного газа кислородом воздуха в присутствии катализатора, в котором окисление осуществляют в газовой среде при объемном отношении сероводорода к кислороду, равном 0,5:0,51 соответственно в присутствии оксидного алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: оксид хрома 16-18; оксид магния 4,0-5,2; оксид ванадия 3,5-4,2; оксид алюминия остальное, и полученный продукт контактируют с водой при 60-85^оС.

При этом окисление осуществляют при 250-300^оС в псевдоожиженном слое катализатора.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что проведение окисления сероводородсодержащего углеводородного газа при указанном отношении Н₂S:O₂, равном 0,5:0,51, в псевдоожиженном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора позволит при заявленных условиях создать высокую концентрацию паров серы в газовой фазе, что приведет при охлаждении реакционных газов к значительному пересыщению паров серы и созданию однородных по свойствам центров конденсации серы. Рост центров конденсации серы в этих условиях идет с одинаковой скоростью, что обеспечивает при охлаждении газов до 60-85^оС образование однородной высокодисперсной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм. Этот продукт является ценным и дефицитным, так как может быть эффективно использован в химической технологии и сельском хозяйстве в производстве гербицидов для борьбы с болезнями и вредителями плодовых, ягодных и овощных культур, а также резинотехнической промышленности.

Способ реализуют следующим образом.

П р и м е р 1. Сероводородсодержащий углеводородный газ, содержащий об. % : метан 80; этан 5, пропан 3, бутан 2, 10 сероводорода в количестве 50 м³/ч подают в реактор каталитического окисления с псевдоожиженным слоем алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.% оксид хрома 16,8; оксид магния 4,6; оксид ванадия 4,0 и оксид алюминия остальное. Объем загрузки катализатора 29 кг; в реактор подается воздух в количестве 11,9 м³/ч; отношение Н₂S: O₂ равно 0,5. Окисление осуществляется при 270^оС. Продукты окисления контактируют с водой при 75^оС, при этом выход высокодисперсной однородной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм составляет 85 мас.%.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 исходный сероводородсодержащий углеводородный газ окисляют в псевдоожиженном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: оксид хрома 16,0; оксид магния 4,0, оксид ванадия 4,2, оксид алюминия 74,8 при отношении Н₂S:O₂, равном 0,51.

Окисление осуществляют при 270^оС. Продукты окисления контактируют с водой при 60^оС, при этом выход однородной высокодисперсной коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм составляет 80%.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 исходный сероводородсодержащий углеводородный газ окисляют в псевдоожиженоном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: оксид хрома 18,0; оксид магния 5,2; оксид ванадия 3,5; оксид алюминия 73,3 при отношении H₂S:O₂, равном 0,50. Окисление осуществляют при 300^оС. Продукты окисления контактируют с водой при 85^оС, при этом выход однородной высокодисперсной коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм 82%.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 исходный сероводородсодержащий углеводородный газ окисляют в псевдоожиженном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: оксид хрома 16,0; оксид магния 4,0; оксид ванадия 4,2; оксид алюминия 74,8 при отношении H₂S:О₂, равном 0,48. Окисление осуществляют при 280^оС. Продукты окисления контактируют с водой при 75^оС, при этом выход однородной высокодисперсной коллоидной серы 65%.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 и 4 сероводородсодержащий углеводородный газ окисляют кислородом воздуха при отношении H₂S:О₂, равном 0,53. Выход однородной высокодисперсной коллоидной серы 63%.

Данные по примерам 1-5 представлены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, наиболее оптимальным с точки зрения получения однородной высокодисперсной коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм является окисление сероводородсодержащего углеводородного газа при отношении H₂S:O₂, 0,5-0,51 в псевдоожиженном слое алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас. %: оксид хрома 16-18; оксид магния 4,0-5,2; оксид ванадия 3,5-4,2; оксид алюминия остальное при 250-300^оС с последующим контактированием продуктов окисления с водой при 60-85^оС. Именно при этих параметрах обеспечивается максимальный выход однородной высокодисперсной коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм.

Проведение окисления при 220^оС, т.е. ниже оптимальной, приводит к низкому выходу продукта с размером частиц 0,5-5,0 мкм 60% ибо из-за неполного окисления сероводорода происходит его проскок, что и вызывает уменьшение выхода коллоидной серы и ее загрязнение сероводородом. При проведении окисления при температуре выше оптимальной, например при 320^оС, происходит переокисление сероводорода до сернистого ангидрида, что также приводит к уменьшению выхода коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм.

Осуществление контактирования продуктов окисления водой при 50^оС приводит к уменьшению выхода коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм, т.е. идет как бы "замораживание" роста частиц водой. Прекращение контактирования продуктов окисления с водой при 95^оС приводит к выходу укрупненных частиц коллоидной серы (более 5,0 мкм).

Проведение процесса при изменении компонентного состава катализатора, а именно, при увеличении содержания оксида хрома с 15,6 до 19,0 мас.% и постоянном содержании оксида магния 4,6 мас.%, оксида алюминия остальное, в частности, при содержании оксида хрома 16,6 мас.% выход коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм 70%. Низкий выход серы вследствие недоокисления частиц сероводорода (рН 0,8). Окисление в присутствии катализатора с содержанием оксида хрома 19,0 мас.% также приводит к снижению выхода коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм 62%, так как в этом случае идет переокисление водного раствора (рН 0,9). Проведение процесса при изменении содержания в катализаторе оксида магния 3,8-5,8 мас.% выход коллоидной серы низкий 76-78% вследствие неполного окисления сероводорода.

Окисление сероводородсодержащего углеводородного газа кислородом воздуха при объемном отношении H₂S:O₂, равном 0,48 и 0,53, приводит к снижению выхода высокодисперсной коллоидной серы 65 и 63 мас.% соответственно. Объясняется это тем, что при неполном окислении не все количество сероводорода окисляется, поэтому происходит подкисление воды сероводородом, что приводит к агломерации частиц коллоидной серы. При подкислении сероводородсодержащего углеводородного газа при объемном отношении, равном 0,53, идет переокисление с образованием сернистого ангидрида, что приводит к подкислению и образованию более крупных частиц коллоидной серы.

Использование предлагаемого способа, увеличивает выход однородной высокодисперсной коллоидной серы с размером частиц 0,5-5,0 мкм с 65 до 85%. Коллоидная сера именно с таким размером частиц наиболее приемлема для использования ее в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями плодовых, ягодных и овощных культур методом опрыскивания; утилизирует сероводородсодержащие углеводородные газы и уменьшает загрязнение воздушного бассейна выбросами сероводорода.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛОИДНОЙ СЕРЫ, включающий окисление сероводородсодержащего углеводородного газа кислородом воздуха в присутствии катализатора, отличающийся тем, что окисление осуществляют в газовой среде при объемном отношении сероводорода к кислороду 0,5 - 0,51 соответственно в присутствии оксидного алюмомагнийванадийхромового катализатора, содержащего, мас.%: Оксид хрома 16 - 18 Оксид магния 4,0 - 5,2 Оксид ванадия 3,5 - 4,2 Оксид алюминия Остальное и полученный продукт контактируют с водой при 60 - 85^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление осуществляют при 250 - 300^oС в псевдоожиженном слое катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1