Способ получения элементарной серы из сероводорода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (u)990645

Союз Советскик

Ссщиелистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 231081 (21) 3364494/23-.26 с присоединением заявки М2(Я) М.кл.

С 01 В 17/05

Государственник коннтет ссср по делан язобретеняй к открмтяй (23) Приоритет—

Опубликовано 2301.83. Бюллетень Но 3

v (33}УДК 661.217 (088.8) Дата опубликования описания 230183 (72) Автор изобретения

Pj p » » )% g Я

И.В.Кожевников т Ф) ДАП;:» » ь .0 63

Орд>рна Трудового Красного Знамени инсти -уСибирского Отделения AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕИЕНТАРНОЯ СЕРЫ

ИЗ СЕРОВОДОРОДА

Изобретение относится к способам очистки технологических газов от сероводорода с получением элементарной сЕры и может быть использовано для очистки от Н 9 газовых выбросов, содержащих, кроме Нт5, нетоксичные кислые газы, такие как СО и т.д.

Соединение многих металлов катали-, .. зируют окисление H S например, у", Fe" и др. (1g.

Известен способ получения элементарной серы окислением H S в присутствии фосфорномолибдованадиевых гетерополикислот или их йа-солей состава

Н РИо"о Ч„О (ГПК-п, И= 2-8) t:2(.

Окисление проводят в кислом водном растворе при рН 0,5-6. С целью обеспечения вэрывобезопасности процесса

H%,S и О подают в раствор ГПК-па 20 поочередно: Н15 в количестве, от4 вечающем восстановлению всего т в ГПК-ln до 3+ а 0 в количестве, обеспечивающем регенерацию катализатора в исходное состояние. Процесс протекает по уравнению (на примере

ГПК-6) v >v

Зн 5 + H P_#_ol<04о- ЗМ + н Рмоач 04 (1)

H404p(2 ) к -а . 30

Реакция (1) идет очень быстро без нагревания. Регенерация катализатора является более медленной. Ее ведут при 90 и атмосферном давлении в течение 1-2 ч. С целью накопления достаточно большого количества серы проводят несколько циклов, включающих стадии (1) и(2 ). Затем серу отделяют. Выход серы составляет около 97%, 3,4% H

Н15 +. 20я -ю Нт504 (3 )

Реакция (3) приводит к снижению рН контактного раствора. Для поддержания постоянной величины рН в раствор добавляют соду.

Недостатками изве ст ного способа являются низкая скорость регенерации катализатора и проведение ее при повышенной температуре, а также низкий выход серы, связанный с побочным образованием серной кислоты, что ведет к необходимости расхода солы на.ее нейтрализацию и удаления из контактного раствора сульфата натрия. Последнее является сложной технологической задачей.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта и интенсифнка990645 ция стадии регенерации катализатора.

Под этим понимается снижение температуры стадии регенерации катализа гора и уменьшение ее продолжительности, а также увеличение селективности процесса за счет снижения выхода побочного продукта — серной кислоты.

Эта цель. достигается тем,.что в способе получения элементарной серы из сероводорода путем окисления его кислородом в кислом водном растворе в присутствии катализатора — фосфорномолибдованадиевых гетерополисоединений с последующей регенерацией катализатора, в качестве последнего используют фосфорномолибдованадиевые IS гетерополисини, имеющие полианионы состава ч ч 5(3 s+i )

Ф2.-и p < 4о 1 в которых И = 4-8 и 2 1. c И. 20

Сики получают восстановлением

ГПК-п сероводородом перед началом процесса

v Q + P ЭО,) И Р 04 + 1 I 23

Н,(Н,„ Мо„, .-иVÄ: Ч; О4о 5+ %5 (4)

Ниже сини обозначен как Н„. ГПК-и где 4 -глубина восстановления сини (число ионов 4 в молекуле сини). щ0

С целью увеличения окислительной емкости контактного раствора предпочтительно используют сини с 1 = 2. Процесс окисления Н 6 протекает по уравнениям (на пример Н ГПК-б).

2Н 5+НДН РМоьМ4Ч 040 Р254 Н АН РМо Ч О ) Ю, Нб(Н РМо ч 04о 5+0< H<(H9PIAoqV4V<04O)1+2Н10 (6) 40

Реакция (5 ) идет практически так-" же быстро, как и реакция(1) . Реакция(б) (частичное окисление V ), в отличие, от реакции (2) (полное окисление: v

), легко идет при комнатной температуре. За счет более мягких условий регенерации катализатора практически исключается побочная реакция (3 ).

Поскольку предельная глубина восстановления ГПК- д равна 5, в общем случае. подача Н 5 и О в стадиях (5) и (б) определяется из уравнений (в моль/л раствора): (HE)=g(ll-< ) (Н ГПК-и j, СОхЪГИъ5) 1 1- (l) где L Н ГПК- И ) — концентрация си1 ии в моль/л.. 60

Оптимальными для предлагаемого процесса являются следующие условия: комнатная температура, давление

1 атм, рН 2-4, Р Н j ГПК- и = О, 050,5 моль/л, содержание Н ь в очищен- gS ном газе 1-1003, время цикла (сумма реакций 5 и б) около 30 мин. Использование ГПК-и с К<4 и 1 2 нецелесообразно, поскольку в этих условиях регенерация катализатора идет медленнее и селективность процесса ниже.

Пример 1. Катализатор Н ГПК-6.

Катализатор готовят путем восстановления ГПК-6 сероводородом. Водный раствор Na-соли ГПК-6 состава

Na>H РИо 4 (оприготовляют взаимодействием стехиометрических количеств

Май Р04, ИоО, V+Og и йаНСО при нагревании, как в 2 1. Добавляют НС1 до установления рН 2,0.

Реактор, используемый для получения гетерополисиней в окисления Н 5, представляет собой стеклянную конйческую колбу объема 80 мл с магнитной мешалкой. Реактор снабжен 3-х ходовым краном для поочередной подачи H

Объем поглощенных газов измеряется с помощью газовых бюреток.

В реактор заливают 50 мл раствора ГПК-б концентрации 0,10 моль/л и рН 2,0. Для получения сини Н ГПК-б подают чистый H

1 атм в количестве, необходимом для восстановления ГПК-6 на s 2 электрона в соответствии с уравнением (4) (125 мл, 5,0 ммолей). Продолжительность реакции составляет около

0,5 мин.

В раствор катализатора при 25 под дают H

pere не рируют при 2 5 путем по глощения 125 мл (5, О ммолей) 02 в соответствии с уравнением (б ) . Время регенерации составляет около 30 мин. Проводят еще 5 таких циклов поочередного поглощения H S и О . Всего окисле-. но 1625 мл (65 ммолей) H1S. Средняя продолжительность цикла составляет

33 мин. Серу отделяют фильтрованием.

Получено 2,06 г серы (выход более

99%) .

К раствору катализатора добавляют ВаС1 и осаждают сульфат-ибны в виде Ва50. Получено 0,040 r BaSO, выход серной кислоты составляет

0,273.

Пример 2. Катализатор Н4ГПК-б"

Окисление H

Проводят 10 циклов при подаче в каждом цикле 125 мл H

H

Средняя процолжительность одного цикла составляет 20 мин.

990645

Формула изобретения в(2).

Составитель Л. Темирова

Техред К.Мыцьо Корректор Г. РешеТник

Редактор В.Лазаренко

Заказ 34/28 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Пример 3. Катализатор Н.ГПК-4.

Окисление H S проводят по примеру 1.

H

Пример 4. Катализатор Н ГПК"8.

Окисление H

Н1В и О подают в соответствии с уравнением (7) при . И8 и 1= 2. ,Выход сульфат-ионов составил 0,23%, длительность цикла составляет 30 мин.

Предлагаемый способ позволяет проводить регенерацию катализатора без нагревания и уменьшить ее продолжительность в 2,4 раза, а также снизить более, чем в 10 раз выход серной кислоты по сравнению с способом 2 Несмотря на то, что выход серы за один каталитический цикл на

30% ниже (ср.реакции(1)и(5}, производительность предлагаемого способа выъ ше, veMP). Это объясняется тем, что продолжительность цикла в предлагаемом опособе в 2-4 раза меньше, чем З

Способ получения элементарной серы из сероводорода путем окисления его кислородом в кислом водном растворе в присутствии каталиэаторафосфорномолибдованадиевых гетерополисоединенйй с последующей регенерацией катализатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьааения выхода целевого продукта за счет увеличения селективностн процесса, а также:интенсификйции стадии регенерации катализатора., в качестве катализаторе используют фосфорномолибдованадиевые гетерополисини, имеющие полианионы состава (РМ " V" М"0 1 1

CLED в-1 i 403 где И* 4-8 и 2 <И.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CUBA 9 3095276, . кл. 23-225 1973.

2. Авторское свидетельство 7:ССР

4922 96, кл. В 01 J 31/00, 1974.