Способ очистки газа от меркаптанов

 

Изобретение относится к очистке газов от меркаптанов. Для повышения степени конверсии меркаптанов до сероводорода и снижения рабочей температуры используют катализатор высококремнеземный цеолит НЦВМ, содержащий 1,5 1,86 мас. водорода при температуре 280 300°С и объемной скорости газового потока 800 2000 ч^-1. Достигают практически полной конверсии меркаптанов в сероводород. 1 табл.

Изобретение относится к очистке газов от сероорганических соединений, в частности газов регенерации от меркаптанов, и может быть использовано в нефтяной газовой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение степени конверсии меркаптанов и снижение рабочей температуры процесса.

П р и м е р 1. Цеолит НЦВМ получают декатионированием образца ЦВМ (ТУ-38-1 02.168-85) путем обработки его однонормальным раствором серной кислоты при определенном соотношении г-экв ионов водорода в растворе кислоты и г-экв ионов натрия в цеолите.

Опробование предлагаемого способа проводят на лабораторной установке, включающей реактор проточного типа с электрообогревом, сатуратор с этилмеркаптаном, смеситель, замерные устройства, позволяющей получить модельную газовую смесь (гелий-этилмеркаптан) с различным содержанием меркаптанов. К установке подключают хроматограф для отбора и анализа проб на потоке (до и после реактора). Каталитические свойства образцов НЦВМ определяют по степени превращения этилмеркаптана (К), которую рассчитывают из отношения разности концентраций этилмеркаптана в исходной (С_о) и конвентированной смеси (С_к) к его концентрации в исходной смеси K · 100, мас В реактор помещают 8,5 см³ (фракция 0,5-1 мм) цеолита НЦВМ с содержанием водорода 1,86 мас. и, постепенно увеличивая электрообогрев, доводят температуру в реакторе до 300^оС. Предварительно, варьируя скоростями потоков гелия, проходящего через сатуратор и минуя его, которые затем поступают в смеситель, готовят реакционную смесь с необходимым содержанием этилмеркаптана (в данном примере содержание этилмеркаптана 12,0 г/м³). При объемной скорости 1250 ч^-1 газовую смесь подают в нагретый до 300^оС реактор, контролируя примерно один раз в час концентрацию меркаптана в потоке после реактора.

П р и м е р 2. Опробование способа осуществляют, как в примере 1, с той разницей, что в качестве катализатора используют НЦВМ с содержанием водорода 1,68 мас. а концентрация этилмеркаптана в исходной смеси составляет 14,2 г/м³.

П р и м е р 3. Опробование способа осуществляют, как в примере 1, только катализатор образец цеолита НЦВМ содержит 1,5 мас. водорода, а конверсии подвергают газовую смесь, содержащую этилмеркаптана 10,8 г/м³.

П р и м е р 4. Опробование способа осуществляют, как в примере 1, с той разницей, что катализатором служит цеолит НЦВМ, в котором на долю водорода приходится 1,33 мас. а в реактор поступает смесь, содержащая 11,6 г/м³ этилмеркаптана.

П р и м е р 5. Опробование способа осуществляют, как в примере 1, только в качестве катализатора взят цеолит ЦВМ, из которого были получены рассмотренные выше Н-формы, и который не содержит водорода. Концентрация этилмеркаптана в исходной газовой смеси 13,2 г/м³.

П р и м е р 6. Опробование способа осуществляют, как в примере 1, с той разницей, что на каждом образце исследуемого катализатора процесс проводят при 250 и 280^оС и объемной скорости 800, 1250, 2000 и 2300 ч^-1, а при 300^оС при объемной скорости газового потока в реакторе 800, 2000 и 2300 ч^-1, причем в качестве катализатора используют образцы цеолита НЦВМ с содержанием водорода 1,86, 1,68 и 1,50 мас.

П р и м е р 7. Опробование способа осуществляют, как в примере 2, с той разницей, что сырьем служит нефтяный газ следующего состава, об. N₂ 0,68; CO₂ 0,17; C₁ 61,03; C₂ 11,88; C₃ 13,07; C₄ 12,91; C₅ 0,28; этилмеркаптан 11,7 г/м³.

Описанные в примерах 1-7 условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице, из которой следует, что с увеличением степени обмена катионов натрия ионами водорода улучшаются каталитические свойства Н-форм цеолита. Так, на образцах НЦВМ с содержанием водорода от 1,5 до 1,86 мас. при температуре 300^оС и объемной скорости 1250 ч^-1 наблюдается практически полная конверсия этилмеркаптана в интервале его концентраций в газовых смесях, используемых в опытах. В способе-прототипе степень конверсии меркаптанов составила 93,0-98,7% Дальнейшая кислотная обработка цеолита с целью получения Н-формы, содержащей > 1,9 мас. водорода, может привести к разрушению структуры цеолита и поэтому нецелесообразна. Снижение содержания водорода в образце (< 1,5 мас.), как видно из таблицы, ухудшает каталитическую активность цеолита. Осуществление процесса на каждом из рассмотренных выше трех Н-формах при разных температурах и разных объемных скоростях (пример 6) показало, что оптимальными условиями процесса термокаталитического разложения меркаптанов являются температура 280-300^оС и объемная скорость от 800 до 2000 ч^-1. При температуре ниже 280^оС (в опытах 250^оС) не конвертирует 30-45% этилмеркаптана (см.таблицу), а увеличение скорости до 2300 ч^-1 приводит к снижению активности катализатора на 16-19% Поскольку при температуре 300^оС в интервале предлагаемых объемных скоростей достигается степень превращения этилмеркаптана 100% дальнейшее увеличение температуры нецелесообразно. При проведении процесса на нефтяном газе (пример 7) разложения углеводородов не наблюдалось, состав газа не изменялся.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает практически полную конверсию меркаптанов в сероводород и позволяет понизить рабочую температуру процесса.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ МЕРКАПТАНОВ, включающий термокаталитическое разложение их до сероводорода на катализаторе высококремнеземном цеолите, отличающийся тем, что, с целью повышения степени конверсии меркаптанов, в качестве катализатора используют цеолит НЦВМ с содержанием водорода 1,5 1,86 мас. а процесс проводят при температуре 280 300^oС и объемной скорости потока 800 2000 ч^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1