Способ получения сероводорода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц649648

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.07.75 (21) 2169028/23-04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02,79 (51) М. Кл."С 01В lij!6

В 01J 21/00

В 01J 23 00

Государственный комитет (53) УДК 661.249.1 (088.8) по делам иэобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. Г. Вилесов, В. И. Калько, В. Я. Скрипко, А. Д. Биба, В. E. Ткаченко и В. Г. Большунов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА

Настоящее изобретение относится к области получения сероводорода взаимодействием элементарной серы с природным газом — метаном.

Известен способ получения сероводорода путем восстановления серы углеводородами в присутствии в качестве катализатора соединений вольфрама, молибдена и хрома (1).

Ближайшим решением поставленной за- 1О дачи является способ получения сероводорода путем взаимодействия элементарной серы с метаном при температуре 450 — 800 С в присутствии катализатора — окиси алюминия, боксита, или асбеста, или одного из 15 этих соединений, промотированных солями или окислами хрома, или никеля, или кобальта, или молибдена, или их смесью (2).

Недостатком известного способа является невысокий выход сероводорода, поскольку при взаимодействии серы с метаном наряду с сероводородом образуется приблизительно равное количество сероуглерода, т. е. максимальный выход сероводорода составляет 50%.

Целью изобретения является увеличение выхода сероводорода.

Согласно настоящему изобретению, указанная цель достигается тем, что сероводород получают путем взаимодействия эле- 30 ментарной серы с метаном при температуре 450 — 800 С в присутствии катализатора — окиси алюминия, боксита, или асбеста, или одного из этих соединений, промотированного солями или окислами хрома, или никеля, или кобальта, или молибдена, или их смесью, и взаимодействие ведут в присутствии водяного пара, взятого в количестве 2 — 2,5 объема на один объем метана.

Отличительным признаком изобретения является то, что процесс получения сероводорода ведут в присутствии паров воды.

Указанное отличие позволяет увеличить выход сероводорода до 99%. При этом процесс осуществляется по суммарной реакции:

4S+CH,+2Í,О- 4Н,$+СО,, Преимуществами способа являются отсутствие побочных продуктов взаимодействия, высокий выход сероводорода и то, что процесс является экзотермическим. Это позволяет осуществлять реакцию в одной ступени адиа бати ческого контактирования без промежуточного подогрева продуктов взаимодействия.

В продуктах реакции обнаруживался сероводород, двуокись углерода и незначительное количество окиси углерода. Обра649648 зованпя ссроуглсрода и сероокиси углерода не наблюдалось.

П р и м ер 1. В кварцевый лабораторный реактор загружают 20 .мл активной А12ОЗ.

1 еактор помещают в трубчатую электропечь и нагревают до 600 С. Через катализатор пропускают пары элементарной серы, природный газ (метан) и пары воды в объемном соотношении 2: 1: 2,1 (сера в пересчете на 52) с объемной скоростью

450 ч- . Анализ продуктов реакции осущсствляют хроматографически. Конверсия серы и метана близка к 100 "/о. Сероуглсрод и сероокись углерода присутствовали в продуктах в виде следов.

Пример 2. В качестве катализатора используют тихвинский боксит. Количество катализатора и условия опыта те же, что и в предыдущем случае. Конверсия серы

99 /о. В продуктах реакции обнаружены пепрореагировавший метан в количестве

0,8 — 1,5 /o от исходного, следы сероуглерода и сероокиси углерода.

11 р и м е р 3, Б качестве катализатора используют асбест, предварительно промытый концентрированной соляной кислотой, затем водой и прокаленный после просушки при температуре 600 С. Условия опыта тс же, что в примерах 1 и 2. Степень конверсии серы составила 98 — 99, в продуктах реакции обнаружены непрореагировавший метан в количестве 1,5 — 2,5% Or исходного, следы сероуглерода и сероокисн углерода.

Пример 4. В качестве катализатора испытывают активную А1 0, промотированную окисью хрома. Условия опыта те же, что в примере 1.

Состав катализатора: А1 0 89 /О, Сг20З

11 %

Конверсия серы 100, сероуглерода, ссроокиси углерода и непрореагировавшего метана в продуктах реакции не обнаружено.

l l р и м е р 5. В качестве катализатора используют тихвинский боксит, промотированный окисью хрома. Условия опыта те же, что и в примере 4. Состав катализатора: боксит 93 "/o, C1203 7 /О. Конверсия серы

100 /o. В продуктах реакции обнаружены следы непрореагировавшего метана, сероуглерода и сероокиси углерода.

Пример 6. В качестве катализатора используют асбест, предварительно промытый соляной кислотой, как в примере 3, и .промотированный окисью хрома. Состав катализатора: асбест 89 /О, Сг20 11 /о. Условия опыта те же, что и в примере 5. В продуктах реакции обнаружены непрореагировавший метан в количестве 0,2 — 0,6 "/о, следы сероуглерода и сероокиси углерода.

Конверсия серы 100%.

Пример 7. В качестве катализатора используют тихвинский боксит (86 /о ), про5

40 15

65 мотпрованный солью никеля в количестве

6 вес. и кобальта в количестве 8 вес. " .

Процесс осуществляют при 600 С, объемной нагрузке 450 ч — и объемном соотношении Sg, СН4 .. Н 0=2: 1: 2,1. В продуктах реакции обнаружены следы непрореагировавшего метана. Сероуглерода и сероокисн углерода не обнаружено. Конверсия серы

lOOО/,.

Пример 8. В качестве катализатора испытывают предварительно активированный асбест (как в примере 3), промотированный солью никеля в количестве 4 вес. и кобальта в количестве 11 всс. >. Условия опыта те же, что и в примере 7. Конверсия серы 100О/о. В продуктах реакции обнаружены непрореагировавший метан в количестве 0,1 — 0,2 /о, следы сероуглерода и сероокиси углерода.

Пример 9. В качестве катализатора испытывали предварительно активированный асбест, промотированный МоС1> в количестве 5 вес. о/,, Соотношение реагентов то же, что и в примере 7, температура

600 С, объемная скорость 450 ч — . Конверсия серы 100О/О. В продуктах реакции обнаружены незначительные количества (0,2—

0,3О/о в пересчете на серу) сероуглерода.

Непрореагировавшего метана не обнаружено.

Пример 10. В качестве катализатора испытывали активную А40з, промотированную 7 вес.:% МоСlз. Условия опыта те же, что и в примере 9. Конверсия серы

100 /о. Непрореагировавшего метана не обнаружено. Сероуглерод и сероокись углерода содержатся в виде следов.

Пример 11. В качестве катализатора испытывали тихвинский боксит, промотированный 5 вес. /о МоСlэ. Условия опыта те же, что и в примере 10.

В продуктах реакции обнаружены непрореагировавший метан, сероуглерод и сероокись углерода в виде следов.

П р и м ер 12. В кварцевый лабораторный реактор помещают 20 мл активированной у-А1 0з. Реактор нагревают в печи до 600 С. Через катализатор пропускают пары элементарной серы, природный газ и пары воды при объемном соотношении

2: 1: 2 (сера в пересчете íà S ) с объемной скоростью 400 ч — .

Анализ продуктов осуществляют хроматогр афически.

Выход сероводорода составил 98О/О. В продуктах реакции присутствовали сернистый ангидрид (менее 1 /о), сероуглерод и сероокись углерода в виде следов, Пример 13. При условиях опыта 12 принималось объемное соотношение серы, природного газа и паров воды равное, 2: 1:2,5. Опыт проводился с объемной скоростью 440 ч — .

Выход сероводорода составил 98 — 99 /О.

В продуктах реакции присутствовали серо649648

Составитель Н. Воробьева

Редактор В. Минастекова Техред С. Антипенко

Корректоры: Л. Котова и Т. Добровольская

Заказ 77/6 Изд. № 207 Тираж 590 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 углерод и сероокись углерода в виде следов.

Пример 14. При условиях опыта 12 в качестве катализатора использовали у=А1зОз, промотированную окисью хрома. Состав катализатора: А1аОз 97%, СгаОз

3%. Объемное соотношение Sg — СН4 — Н О равно 2: 1: 2,2; объемная нагрузка 400 ч — .

Выход сероводорода составил более 98% .

В продуктах реакции присутствовали сероуглерод и сероокись углерода в виде следов.

При м ер 15. Прн условиях опыта 12 в качестве катализатора использовали у=А1 0з, промотированную окисью хрома.

Состав катализатора: А1 0з 80%, Сг Оз.

20%. Объемное соотношение S>. CH4,Н О=

=2: 1: 2,2; объемная нагрузка 400 ч — .

Выход сероводорода составил более 99 jo..

Побочных продуктов в смеси не обнаружено.

Пример 16. При условиях опыта 12 в качестве катализатора использовали у = А1 0з, промотированную солями никеля и кобальта. Состав катализатора: А1 0з

80%, NIJg 6%, СоС1 14%.

Объемное соотношение Sq. СН4. Н О равно 2: 1: 2,2, объемная нагрузка 420 ч — .

Выход сероводорода составил более 99%, побочных продуктов в смеси не обнаружено.

Пример 17. В кварцевый лабораторный реактор помещают 20 мл катализатора следующего состава: активная у=А1 0з

93 УаОз 7%.

Реактор нагревают в печи до 450 С. Через слой катализатора пропускают пары элементарной серы, природный газ и пары воды при объемном соотношении 2: 1: 2,5 (сера в пересчете íà Sq) с объемной нагрузкой 250 ч — . Анализ продуктов осуществляют хроматографически. Выход сероводорода составил более 99%. В продуктах реакции присутствовал в незначительных количествах сернистый ангидрид (ме5 нее 1%). Сероуглерод и сероокиси углерода не обнаружено.

Пример 18. При условиях опыта 17 реактор нагревают ло температуры 800 С.

Используют катализатор того же состава, 10 что в опыте 17. Через слой катализатора пропускают пары элементарной серы, природный газ и пары воды прп объемном соотношении 2: 1: 2 (сера в пересчете íà Sq) с объемной нагрузкой до 500 ч-, Выход сероводорода составил более 99%, В незначительном количестве присутствовал сернистый ангидрид. Сероуглерода и сероокиси углерода не обнаружено.

20 Формула изобретения

Способ получения сероводорода путем взаимодействия элементарной серы с метаном при температуре 450 — 800 С в присутствии катализатора — окиси алюминия, боксита, или асбеста, или одного из этих соединений, промотированных солями или окислами хрома, илн никеля, или кобальта, или молибдена, или их смесью, отли30 ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода сероводорода, взаимодействие ведут в присутствии водяного пара, взятого в количестве 2 — 2,5 объема на один объем метана.

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Италии № 457263, кл. 24, опубл. 1950.

2. В. С. Смуров. «Производство сероугле40 рода». М.— Л. «Химия», 1966, с. 126 — 128 (прототип) .