КАТАЛИЗАТОР ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК B01J21/04 B01J35/10 B01J32/00 C10G45/04 

Настоящая заявка заявляет приоритет заявки на Китайский патент № 201210192484.5 от 12 июня 2012 г., которая приводится здесь в качестве ссылки в ее полноте.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка в общем плане относится к катализатору с высокой активностью извлечения серы на основе оксида алюминия и к способу его получения, в частности, к катализатору для конверсии смешанного газа, содержащего серосодержащее соединение (соединения), в элементарную серу, а также к способу его получения. Катализатор и способ настоящей заявки являются подходящими для извлечения серосодержащего соединения (соединений) из установок десульфуризации и очистки от загрязнений нефтепереработки, химической переработки угля и природного газа.

Предпосылки создания изобретения

Серосодержащие соединения из установок десульфуризации и удаления загрязнений нефтепереработки, химической переработки угля и природного газа обычно вводятся в установку извлечения серы для извлечения серы. Установка извлечения серы обычно включает в себя устройство извлечения серы и устройство обработки отходящего газа.

Устройство извлечения серы, главным образом, используется для осуществления термических реакций, имеющих место в реакционной печи, и каталитических реакций, имеющих место в различных конвертерах. В печи сжигания главной реакцией является реакция Клауса, и примерно 60-65% H₂S превращается в элементарную серу после таких реакций. В конвертерах низкотемпературная реакция Клауса (как показано ниже) осуществляется между H₂S и SO₂ в присутствии катализатора извлечения серы с тем, чтобы дополнительно увеличить степень конверсии и выход серы установки:

2H₂S+SO₂→3/х Sx+2H₂O

Устройство обработки отходящего газа используется для превращения небольшого количества серосодержащего соединения (соединений), иных, чем H₂S, содержащихся в отходящем газе Клауса, путем реакций с Н₂ в присутствии катализатора гидрирования отходящего газа. Газ, полученный после таких реакций, охлаждается ниже 42°C колонной охлаждения и вводится в колонну адсорбции аминной жидкостью, где H₂S селективно адсорбируется аминной жидкостью. Адсорбционный раствор вводится в регенерационную колонну и H₂S, растворенный в метилдиэтаноламине, отгоняется, а раствор метилдиэтаноламина циркулирует. Отогнанный H₂S вводится в установку извлечения серы. После того, как H₂S отходящий газ адсорбируется метилдиэтаноламином, очищенный газ направляется в печь для прокаливания и высвобождается в атмосферу после прокаливания.

Главные реакции, имеющие место в реакторе гидрирования отходящего газа Клауса, включают в себя:

SO₂+3H₂→H₂S+2H₂O

S₈+8H₂→8H₂S

CS₂+4H₂→2H₂S+CH₄

Катализатор, используемый в устройстве извлечения серы, и катализатор, используемый в устройстве обработки отходящего газа, являются катализаторами различных типов. Хотя оба катализатора используются в установке извлечения серы, они имеют совершенно различные функции.

Разработка катализаторов извлечения серы идет через следующие стадии. Сначала природные бокситные катализаторы использовались в промышленных установках и степень извлечения серы составляла от 80% до 85%. Не превращенные соединения серы сжигаются и высвобождаются в атмосферу в форме SO₂, приводя к серьезному загрязнению окружающей среды. Затем были разработаны катализаторы извлечения серы на основе оксида алюминия и общая степень извлечения серы была значительно улучшена. В настоящее время катализаторами извлечения серы, используемыми на промышленных установках, являются, главным образом, такие катализаторы извлечения серы на основе оксида алюминия. Важным примером является катализатор LS-300, разработанный by Research Institute of Qilu Branch, SINOPEC. Данный катализатор содержит оксид алюминия в качестве главного ингредиента, имеет удельную площадь поверхности более 300 м²/г и имеет высокую активность Клауса. Значительное техническое развитие достигается от начальных бокситных катализаторов до катализатора LS-300.

С увеличением масштаба нефтепереработки или химической переработки угля или с увеличением количества экстрагируемого природного газа желательно делать установки извлечения серы крупными. Крупная установка может снизить эксплуатационные расходы и является экономически выгодной. Кроме того, благодаря ухудшению сырой нефти, более высокой чистоте продуктов и увеличению пропорции высокосернистой сырой нефти, все больше и больше получается кислотного газа. Такие крупномасштабные установки извлечения серы нуждаются в катализаторах извлечения серы высокой активности для взаимодействия с ними.

Каталитическая активность катализаторов извлечения серы тесно связана с параметром удельной площади поверхности. В данных условиях чем больше удельная площадь поверхности, тем выше активность. Таким образом, желательно разработать катализаторы извлечения серы, имеющие большую удельную площадь поверхности.

Заявка на Китайский патент 200310105748.Х рассматривает способ получения катализатора гидрирования сернистого отходящего газа.

Заявка на Китайский патент 200510042213.1 рассматривает катализатор Клауса гидрирования отходящего газа, в которой катализатор Клауса гидрирования отходящего газа получают при использовании модифицированного диоксидом кремния псевдобемита, имеющего большой объем пор и большую удельную площадь поверхности, и мгновенно прокаленного оксида алюминия в качестве главных исходных материалов. Должно быть отмечено, что псевдобемитом, используемым в данной заявке, является модифицированный диоксидом кремния псевдобемит.

В технике желательно обеспечить катализатор извлечения серы с высокой активностью.

Описание настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является создание катализатора извлечения серы с высокой активностью и способа его получения, где катализатор имеет большую удельную площадь поверхности, большой объем пор, высокую каталитическую активность и высокую степень извлечения серы, и где катализатор может поддерживать крупномасштабные установки десульфуризации и удаления загрязнений для нефтепереработки, химической переработки угля и природного газа.

Катализатором извлечения серы согласно настоящему изобретению является катализатор на основе оксида алюминия, имеющий превосходные удельную площадь поверхности, объем пор и макропористый объем.

Катализатор на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м²/г.

Катализатор на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению имеет объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г.

В контексте настоящего изобретения удельная площадь поверхности и объем пор определяются методом азотной адсорбции согласно GB/T6609.35-2009.

Согласно настоящему изобретению объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, примерно 75 нм (здесь далее «макропористый объем») в катализаторе извлечения серы на основе оксида алюминия, составляет, по меньшей мере, примерно 30% объема пор, и/или объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, примерно 75 нм, составляет, по меньшей мере, примерно 0,12 мл/г.

В контексте настоящего изобретения макропористый объем определяется с использованием ртутного порозиметра.

Катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению получают из мгновенно прокаленного оксида алюминия, псевдобемита и, необязательно, связующего. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия получают из мгновенно прокаленного оксида алюминия, псевдобемита и связующего.

Согласно настоящему изобретению мгновенно прокаленный оксид алюминия, используемый в настоящем изобретении, имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 250 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 300 м²/г. Согласно настоящему изобретению мгновенно прокаленный оксид алюминия, используемый в настоящем изобретении, имеет объем пор, по меньшей мере, примерно 0,20 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,30 мл/г, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,35 мл/г. Обычно содержание указанного мгновенно прокаленного оксида алюминия, рассчитанное как Al₂O₃ по массе, составляет, по меньшей мере, примерно 90%. Обычно мгновенно прокаленный оксид алюминия получают обработкой тригидрата алюминия при определенной температуре, например, при температурах в интервале 800-1000°C, в течение очень короткого периода времени, как описано в патентах США №№ 4051072 и 3222129. Считается, что мгновенно прокаленный оксид алюминия, используемый в настоящем изобретении, обеспечивает основу физической структуры для катализаторов, имеющих большую удельную площадь поверхности, большой объем пор и высокую каталитическую активность.

Согласно настоящему изобретению псевдобемит, используемый в настоящем изобретении, имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 360 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 400 м²/г, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 420 м²/г. Согласно настоящему изобретению псевдобемит, используемый в настоящем изобретении, имеет объем пор, по меньшей мере, примерно 0,70 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,00 мл/г, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,20 мл/г. Обычно содержание указанного псевдобемита, рассчитанное как Al₂O₃ по массе, составляет, по меньшей мере, примерно 70%. Считается, что псевдобемит, используемый в настоящем изобретении, привносит хороший синергический эффект для дополнительного увеличения удельной площади поверхности и объема пор катализатора и, таким образом, имеет большое влияние на увеличение каталитической активности и улучшение степени извлечения серы.

В контексте настоящего изобретения содержание оксида алюминия определяется методом обратного титрования, в котором избыточное количество ЭДТК используется в качестве комплексообразующего агента, и остаточная ЭДТК титруется эталонным раствором ZnCl₂ c тем, чтобы рассчитать содержание оксида алюминия.

Если для получения катализатора настоящего изобретения используется связующее, могут быть использованы связующие, уже известные в технике. Предпочтительно, используемое связующее выбрано из группы, состоящей из уксусной кислоты, азотной кислоты, лимонной кислоты, золя алюминия и их комбинации, более предпочтительно, в качестве связующего используется уксусная кислота. Предполагается, что имеется хорошая совместимость между указанными связующими и другими ингредиентами катализатора, и, таким образом, гарантируются требуемая прочность и стабильность катализатора согласно настоящему изобретению.

При получении катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению указанный псевдобемит используется в количестве от примерно 5 до примерно 100 масс.ч. (рассчитанном как Al₂O₃), предпочтительно, от примерно 10 до примерно 60 масс.ч., на 100 масс.ч. (рассчитанном как Al₂O₃) мгновенно прокаленного оксида алюминия.

При получении катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению, если используется связующее, указанное связующее используется в количестве от примерно 3 до примерно 16 масс.ч., предпочтительно, от примерно 6 до примерно 12 масс.ч., на 100 масс.ч. (рассчитанном как Al₂O₃) мгновенно прокаленного оксида алюминия.

Отсутствуют конкретные ограничения форм катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению, и могут использоваться традиционные формы в технике, включая (но не ограничиваясь этим) сферическую (шарики), цилиндрическую, кольцевую формы, форму бруска, трилистника и т.п. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению находится в форме сферических частиц (шарики). Предпочтительно, сферические частицы имеют диаметр от примерно 4 мм до примерно 6 мм.

Когда катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению находится в форме сферических частиц, катализатор имеет прочность на раздавливание, по меньшей мере, примерно 130 Н/частица, предпочтительно, примерно 140 Н/частица. Прочность на раздавливание определяется согласно GB/T3635.

Как описано выше, катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению представляет собой катализатор на основе оксида алюминия. Что касается термина «катализатор на основе оксида алюминия», он означает, что катализатор не содержит или по существу не содержит твердых веществ, иных, чем оксид алюминия (т.е. твердые примеси, не являющиеся оксидом алюминия). Термин «по существу не содержит» означает, что катализатор не содержит преднамеренно введенные твердые вещества, иные, чем оксид алюминия, но может содержать твердые вещества, иные, чем оксид алюминия (примеси), введенные с исходными материалами для данного катализатора. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения, если вообще присутствуют, твердые примеси, не являющиеся оксидом алюминия (т.е. твердые вещества, иные, чем оксид алюминия) присутствуют в количестве не более примерно 0,35% масс., предпочтительно, не более примерно 0,30% масс., по отношению к массе катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия. В контексте настоящего изобретения содержание указанных твердых примесей, не являющиеся оксидом алюминия определяется с помощью флуоресцентного анализатора. Перед определением катализатор сушат при температуре 150°C в течение 2-3 ч. В контексте настоящего изобретения указанные твердые вещества, не являющиеся оксидом алюминия, включают в себя (но не ограничиваются этим) оксид натрия, диоксид кремния, оксид железа и т.д.

Соответственно, исходные материалы для получения катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению, например, мгновенно прокаленный оксид алюминия, псевдобемит и связующее, не содержат или по существу не содержат примеси, иные, чем алюминий. Конечно, как заметят специалисты в данной области техники, исходные материалы могут содержать примеси, иные, чем алюминий, которые вводятся неизбежно в процессе получения указанных исходных материалов, при условии, что конечный катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению не содержат или по существу не содержат твердые вещества, иные, чем оксид алюминия.

Согласно варианту настоящего изобретения предусматривается катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия, характеризующийся тем, что данный катализатор получается при 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃), примерно 5-100 масс.ч. псевдобемита (рассчитанного как Al₂O₃) и примерно 3-16 масс.ч. связующего, в котором

a) мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 250 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,20 мл/г;

b) псевдобемит имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 360 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,70 мл/г;

с) связующим является любой один представитель из уксусной кислоты, азотной кислоты, лимонной кислоты, золя алюминия и их комбинации;

d) указанный катализатор высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г и макропористый объем (объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм), составляющий, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.

Согласно другому варианту настоящего изобретения предусматривается катализатор высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия, характеризующийся тем, что данный катализатор получается при 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃), примерно 10-60 масс.ч. псевдобемита (рассчитанного как Al₂O₃) и примерно 6-12 масс.ч. связующего, в котором

А) мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет содержание, по меньшей мере, примерно 90% масс. (рассчитанное как Al₂O₃), удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 300 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,30 мл/г;

b) псевдобемит имеет содержание, по меньшей мере, примерно 70% масс. (рассчитанное как Al₂O₃), удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 400 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 1,00 мл/г;

с) связующим является уксусная кислота;

указанный катализатор высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г и макропористый объем (объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм), составляющий, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.

Согласно еще другому варианту настоящего изобретения предусматривается катализатор высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия, характеризующийся тем, что данный катализатор получается при 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃), примерно 10-60 масс.ч. псевдобемита и примерно 6-12 масс.ч. связующего, в котором

a) мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет содержание, по меньшей мере, примерно 90% масс. (рассчитанное как Al₂O₃), удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 300 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,35 мл/г;

b) псевдобемит имеет содержание, по меньшей мере, примерно 70% масс. (рассчитанное как Al₂O₃), удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 420 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 1,20 мл/г;

с) связующим является уксусная кислота;

указанный катализатор высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г и макропористый объем (объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм), составляющий, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу извлечения серы, содержащему применение катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению в устройстве извлечения серы установки извлечения серы. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения указанной установкой извлечения серы может быть, например, установка извлечения серы в отраслях нефтепереработки, химической переработки угля и природного газа. Например, катализатор согласно настоящему изобретению используется для катализа низкотемпературной реакции Клауса между H₂S и SO₂:

2H₂S+SO₂→3/х Sx+2H₂O

Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу получения катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению. Согласно аспекту настоящего изобретения способ согласно настоящему изобретению для получения катализатора содержит стадии смешения мгновенно прокаленного оксида алюминия и псевдобемита, образования (формования) результирующей смеси, созревания, сушки и прокаливания.

Отсутствуют конкретные ограничения стадии смешения, при условии, что мгновенно прокаленный оксид алюминия и псевдобемит смешиваются так, чтобы обеспечить однородную смесь. Указанными прокаленными оксидом алюминия и псевдобемитом могут быть оксид алюминия и псевдобемит, описанные выше.

В способе настоящего изобретения псевдобемит может быть дегидратирован сушкой перед смешением. Предпочтительно, псевдобемит дегидратируется при температуре от примерно 500 до примерно 600°C в течение примерно 1-4 ч, предпочтительно, в течение примерно 1-2 ч.

В способе настоящего изобретения связующее, например, связующие, описанные выше, могут использоваться на стадии образования (формования). Предпочтительно, связующее используется в форме водного раствора, который известен специалистам в данной области техники. Отсутствуют конкретные ограничения стадии формования, и могут использоваться различные способы формования, известные в технике, для обеспечения желаемых форм катализатора. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения стадией формования в способе настоящего изобретения является стадия формования шарика. Например, шарикоформующая машина, известная в технике, может использоваться для выполнения такой стадии формования. Будучи формованным, получаемый продукт может быть рассортирован с выбором продуктов требуемого размера. Например, согласно варианту настоящего изобретения могут быть выбраны сферические частицы, имеющие диаметр от примерно 4 мм до примерно 6 мм. Считается, что сферические частицы могут облегчить набивку катализатора.

В способе настоящего изобретения формованный катализатор, полученный со стадии формования, может быть подвергнут созреванию. Операция созревания является хорошо известной в технике. Однако, согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения созревание может проводиться водяным паром, имеющим температуру от примерно 40 до примерно 100°C, предпочтительно, от примерно 80 до примерно 100°C, более предпочтительно, от примерно 90 до примерно 100°C. Созревание может проводиться в течение от примерно 10 до примерно 40 ч.

Созревший катализатор может быть высушен. Сушка может проводиться при температуре от примерно 100 до примерно 160°C, предпочтительно, от примерно 110 до примерно 130°C. Сушка может длиться от примерно 2 до примерно 10 ч, предпочтительно, от примерно 3 до примерно 5 ч.

Высушенный катализатор настоящего изобретения может быть прокален. Согласно аспекту настоящего изобретения высушенный катализатор настоящего изобретения может быть прокален при температуре от примерно 350 до примерно 500°C, предпочтительно, от примерно 380 до примерно 450°C, в течение примерно 2-10 ч, предпочтительно, от примерно 3 до примерно 5 ч.

Без ограничения какими-либо теориями предполагается, что применение атмосферы водяного пара на стадии созревания может обеспечить катализатор, имеющий большую удельную площадь поверхности, большой объем пор и подходящую прочность.

Например, на фигуре 1 показана блок-схема согласно варианту способа настоящего изобретения.

Согласно варианту настоящего изобретения предусматривается способ согласно настоящему изобретению для получения катализатора высокой активности извлечения серы на основе оксида алюминия, содержащий следующие стадии:

1) дегидратирование псевдобемита

дегидратирование исходного материала псевдобемита при температуре от примерно 500 до примерно 600°C в течение примерно 1-2 ч;

2) смешение

однородное смешение 100 масс.ч. исходного материала мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃) и примерно 5-100 масс.ч. дегидратированного псевдобемита со стадии дегидратирования (рассчитанного как Al₂O₃);

3) получение раствора связующего

смешение примерно 3-16 масс.ч. связующего с водой и равномерное перемешивание;

4) формование шариков

введение части однородно смешанной смеси, полученной со стадии смешения, в шарикоформующую машину, вращение на машине и напыление раствора связующего, полученного на стадии получения на материал в машине; формование шарика указанного материала в небольшие сферические частицы под действием раствора связующего; поддержание введения смеси при напылении раствора связующего до превращения большей части смеси в сферические частицы, имеющие диаметр φ примерно 4-6 мм и прекращение вращения; рассев сферических частиц с собиранием гранул, имеющих диаметр φ примерно 4-6 мм;

5) созревание

созревание гранул, имеющих диаметр φ примерно 4-6 мм, формованных на стадии 4), в атмосфере водяного пара, имеющего температуру примерно 40-100°C в течение примерно 10-40 ч;

6) сушка

сушка гранул, имеющих диаметр φ примерно 4-6 мм, полученных на стадии 5), при температуре примерно 100-160°C в течение примерно 2-10 ч; и

7) прокаливание

прокаливание гранул, имеющих диаметр φ примерно 4-6 мм, полученных на стадии 6), при температуре примерно 300-500°C в течение примерно 2-10 ч с тем, чтобы получить катализатор.

Согласно другому варианту настоящего изобретения в вышеуказанном способе стадия созревания 5) проводится при температуре примерно 80-100°C в течение примерно 10-40 ч, стадия сушки 6) проводится при температуре примерно 110-130°C в течение примерно 3-5 ч, и стадия прокаливания 7) проводится при температуре примерно 380-450°C в течение примерно 3-5 ч.

Согласно еще другому варианту настоящего изобретения в указанном выше способе стадия созревания 5) проводится при температуре примерно 90-100°C в течение примерно 10-40 ч, стадия сушки 6) проводится при температуре примерно 110-130°C в течение примерно 3-5 ч, и стадия прокаливания 7) проводится при температуре примерно 380-450°C в течение примерно 3-5 ч.

Настоящее изобретение также относится к применению катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению. Катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению может использоваться для извлечения серы на установках извлечения серы. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения катализатор извлечения серы согласно настоящему изобретению может использоваться в каталитическом реакционном способе для извлечения элементарной серы из серосодержащего соединения (соединений), полученных от установки десульфуризации и удаления загрязнений нефтепереработки, химической переработки угля или природного газа.

Как описано выше, катализатор извлечения серы согласно настоящему изобретению представляет собой чистый катализатор на основе оксида алюминия и катализатор, не содержащий или по существу не содержащий примесей. Псевдобемит, используемый в настоящем изобретении, является не модифицированным, например, не модифицированным кремнием. Таким образом, псевдобемит, используемый в настоящем изобретении, не содержит кремний и отличается от кремнийсодержащего псевдобемита, используемого в заявке на Китайский патент 200510042213.1. Кроме того, должно быть отмечено, что заявка на Китайский патент 200510042213.1 относится только к катализатору гидрирования отходящего газа Клауса для снижения содержания соединения (соединений) серы, иных, чем H₂S, и, таким образом, указанный катализатор является катализатором гидрирования, используемым в устройстве очистки отходящего газа установки извлечения серы. В противоположность заявке на Китайский патент 200510042213.1 катализатор согласно настоящему изобретению является катализатором получения серы для превращения смешанного газа серосодержащих соединений в элементарную серу и используется в устройстве извлечения серы установки извлечения серы. Указанные два катализатора являются различных типов и имеют различные назначения, хотя оба используются в установке извлечения серы.

Катализатор высокой активности извлечения серы, способ его получения и применение согласно настоящему изобретению по сравнению с известными в технике обеспечивают следующие полезные технические эффекты:

1. Предусматриваются катализатор высокой активности извлечения серы, который имеет большую удельную площадь поверхности, большой объем пор и высокую каталитическую активность, и который может поддерживать установки десульфуризации и удаления загрязнения для нефтепереработки, химической переработки угля и природного газа, а также способ его получения и его применение.

2. Катализатор настоящего изобретения имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г, и макропористый объем пор, составляющий, по меньшей мере, примерно 30% объема пор, обеспечивая высокую активность Клауса и высокую активность к органно-серному гидролизу.

3. Прочность на раздавливание катализатора настоящего изобретения может составлять выше 160 Н/частица.

4. При использовании в установке извлечения серы катализатор настоящего изобретения может улучшать степень извлечения серы в одинаковых рабочих условиях; в некоторых условиях степень конверсии серы установки может быть улучшена на 0,5-1,0% (по меньшей мере, 96%), обеспечивая заметную экономическую и социальную выгоду.

Настоящее изобретение, в частности, включает в себя следующие отдельные варианты:

Пункт 1. Катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия, отличающийся тем, что катализатор имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г, и объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм, составляет, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.

Пункт 2. Катализатор на основе оксида алюминия по п.1, отличающийся тем, что катализатор не содержит или по существу не содержит твердые материалы, не являющиеся оксидом алюминия, предпочтительно, если присутствуют, твердые материалы, не являющиеся оксидом алюминия, составляют не более примерно 0,30% масс. катализатора на основе оксида алюминия.

Пункт 3. Катализатор на основе оксида алюминия по п.1 или 2, отличающийся тем, что катализатор на основе оксида алюминия выполнен из мгновенно прокаленного оксида алюминия и псевдобемита.

Пункт 4. Катализатор на основе оксида алюминия по п.3, отличающийся тем, что катализатор на основе оксида алюминия выполнен из мгновенно прокаленного оксида алюминия, псевдобемита и связующего.

Пункт 5. Катализатор на основе оксида алюминия по п.4, отличающийся тем, что связующее выбрано из группы, состоящей из уксусной кислоты, азотной кислоты, лимонной кислоты, золя алюминия и их комбинации, предпочтительно, связующим является уксусная кислота.

Пункт 6. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что псевдобемит используется в количестве от примерно 5 до примерно 100 масс.ч. (рассчитанном как Al₂O₃), предпочтительно, от примерно 10 до примерно 60 масс.ч. на 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃).

Пункт 7. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что связующее используется в количестве от примерно 3 до примерно 16 масс.ч., предпочтительно, от примерно 6 до примерно 12 масс.ч. на 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃).

Пункт 8. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-7, отличающийся тем, что мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 250 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 300 м²/г, и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,20 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,30 мл/г, и, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,35 мл/г.

Пункт 9. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что псевдобемит имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 360 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 400 м²/г, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 420 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,70 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,00 мл/г, и, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,20 мл/г.

Пункт 10. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-9, отличающийся тем, что содержание мгновенно прокаленного оксида алюминия, рассчитанного как Al₂O₃, составляет, по меньшей мере, примерно 90% масс.

Пункт 11. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.3-10, отличающийся тем, что содержание псевдобемита, рассчитанного как Al₂O₃, составляет, по меньшей мере, примерно 70% масс.

Пункт 12. Катализатор на основе оксида алюминия по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что катализатор находится в форме сферических частиц, предпочтительно, сферических частиц, имеющих диаметр от примерно 4 мм до примерно 6 мм.

Пункт 13. Катализатор на основе оксида алюминия по п.12, отличающийся тем, что катализатор имеет прочность на раздавливание, по меньшей мере, примерно 130 Н/частица, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 140 Н/частица.

Пункт 14. Способ получения катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия по п.1, отличающийся тем, что способ содержит стадии смешения мгновенно прокаленного оксида алюминия и псевдобемита, формования полученной смеси, созревания, сушки и прокаливания.

Пункт 15. Способ по п.14, в котором псевдобемит дегидратируется перед смешением, предпочтительно, псевдобемит дегидратируется при температуре от примерно 500°C до примерно 600°C в течение от примерно 1 ч до примерно 4 ч, предпочтительно, от примерно 1 ч до примерно 2 ч, перед смешением.

Пункт 16. Способ по любому из пп.14-15, в котором связующее используется на стадии формования, предпочтительно, связующее используется в форме водного раствора.

Пункт 17. Способ по любому из пп.14-16, в котором формованием является формование шариков.

Пункт 18. Способ по любому из пп.14-17, в котором созревание проводится в течение примерно 10-40 ч при использовании водяного пара с температурой от примерно 40 до примерно 100°C, предпочтительно, от примерно 80 до примерно 100°C, и, более предпочтительно, от примерно 90 до примерно 100°C.

Пункт 19. Способ по любому из пп.14-18, в котором сушка проводится при температуре от примерно 100 до примерно 160°C, предпочтительно, от примерно 110 до примерно 130°C, в течение примерно 2-10 ч, предпочтительно, примерно 3-5 ч.

Пункт 20. Способ по любому из пп.14-19, в котором прокаливание проводится при температуре от примерно 300 до примерно 500°C, предпочтительно, от примерно 350 до примерно 500°C, более предпочтительно, от примерно 380 до примерно 450°C, в течение примерно 2-10 ч, предпочтительно, примерно 3-5 ч.

Пункт 21. Способ получения катализатора на основе оксида алюминия по п.1, отличающийся тем, что способ содержит следующие стадии:

дегидратирование псевдобемита при температуре от примерно 500 до примерно 600°C в течение примерно 1-2 часов;

однородное смешение 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃) и примерно 5-100 масс.ч. дегидратирование псевдобемита (рассчитанного как Al₂O₃);

получение водного раствора связующего из примерно 3-16 масс.ч. связующего и воды;

формование шариков из смеси мгновенно прокаленного оксида алюминия и дегидратированного псевдобемита при использовании водного раствора связующего с получением гранул;

созревание формованных гранул в атмосфере водяного пара, имеющего температуру примерно 40-100°C в течение примерно 10-40 ч;

сушка созревших гранул при температуре от примерно 100 до примерно 160°C в течение примерно 2-10 ч; и

прокаливание высушенных гранул при температуре от примерно 350 до примерно 500°C в течение примерно 2-10 ч.

Пункт 22. Способ извлечения серы, содержащий применение катализатора по любому из пп.1-13 в устройстве извлечения серы установки извлечения серы.

Пункт 23. Применение катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия по любому из пп.1-13 в каталитическом реакционном способе для извлечения серы из серосодержащего соединения (соединений), полученного (полученных) от установки десульфуризации и удаления загрязнений природного газа, нефтепереработки или химической переработки угля.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема для получения катализатора извлечения серы согласно варианту настоящего изобретения.

На фиг. 2 показано устройство оценки активности катализатора извлечения серы настоящего изобретения.

На фиг. 2

1 - цилиндр Н₂, 2 - цилиндр О₂, 3 - цилиндр H₂S, 4 - цилиндр SO₂, 5 - цилиндр N₂, 6 - цилиндр CS₂, 7 - контейнер воды, 8 - массовый расходомер, 9 - буферная емкость, 10 - водяной насос, 11 - реактор, 12 - холодильник, 13 - охлаждающая ловушка, 14 - щелочь промывающая емкость, 15 - удаление отходящего газа, 16 - хроматограф.

Варианты осуществления настоящего изобретения

Настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на примеры.

В примерах 1-14 и сравнительных примерах 1-2 используемый мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет содержание по массе (рассчитанное как Al₂O₃) 90%, используемый псевдобемит имеет содержание по массе (рассчитанное как Al₂O₃) 70%, причем оба являются коммерчески доступными.

Пример 1

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 371 м²/г, объем пор 0,46 мл/г, макропористый объем пор 0,17 мл/г и прочность на раздавливание 160 Н/частица.

Пример 2

1,2 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,3 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 375 м²/г, объем пор 0,47 мл/г, макропористый объем пор 0,17 мл/г и прочность на раздавливание 151 Н/частица.

Пример 3

0,5 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 4 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 352 м²/г, объем пор 0,42 мл/г, макропористый объем пор 0,15 мл/г и прочность на раздавливание 166 Н/частица.

Пример 4

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

273 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 373 м²/г, объем пор 0,46 мл/г, макропористый объем пор 0,16 мл/г и прочность на раздавливание 145 Н/частица.

Пример 5

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

497 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 361 м²/г, объем пор 0,44 мл/г, макропористый объем пор 0,16 мл/г и прочность на раздавливание 152 Н/частица.

Пример 6

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C в течение 12 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 356 м²/г, объем пор 0,44 мл/г, макропористый объем пор 0,16 мл/г и прочность на раздавливание 143 Н/частица.

Пример 7

1,6 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 2,9 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 385 м²/г, объем пор 0,48 мл/г, макропористый объем пор 0,17 мл/г и прочность на раздавливание 144 Н/частица.

Пример 8

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 403 м²/г и объем пор 1,06 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 364 м²/г, объем пор 0,44 мл/г, макропористый объем пор 0,15 мл/г и прочность на раздавливание 161 Н/частица.

Пример 9

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 435 м²/г и объем пор 1,30 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 380 м²/г, объем пор 0,47 мл/г, макропористый объем пор 0,17 мл/г и прочность на раздавливание 149 Н/частица.

Пример 10

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120 °C в течение 4 ч и прокаливают при 480°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 352 м²/г, объем пор 0,48 мл/г, макропористый объем пор 0,17 мл/г и прочность на раздавливание 152 Н/частица.

Пример 11

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 360°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 378 м²/г, объем пор 0,43 мл/г, макропористый объем пор 0,15 мл/г и прочность на раздавливание 155 Н/частица.

Пример 12

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 40 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 362 м²/г, объем пор 0,45 мл/г, макропористый объем пор 0,16 мл/г и прочность на раздавливание 165 Н/частица.

Пример 13

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 80°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 354 м²/г, объем пор 0,44 мл/г, макропористый объем пор 0,15 мл/г и прочность на раздавливание 151 Н/частица.

Пример 14

1 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 426 м²/г и объем пор 1,22 мл/г, загружают в печь прокаливания и дегидратируют при 550°C в течение 2 ч. 3,5 кг мгновенно прокаленного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности 302 м²/г и объем пор 0,36 мл/г, смешивают однородно с дегидратированным псевдобемитом.

362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Смешанный твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 354 м²/г, объем пор 0,41 мл/г, макропористый объем пор 0,14 мл/г и прочность на раздавливание 167 Н/частица.

Сравнительный пример 1

4,5 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 325 м²/г и объем пор 0,42 мл/г, используют в качестве исходного материала для катализатора. 362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного продукта катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 315 м²/г, объем пор 0,41 мл/г, макропористый объем пор 0,10 мл/г и прочность на раздавливание 166 Н/частица.

Сравнительный пример 2

4,5 кг псевдобемита, имеющего удельную площадь поверхности 302 м²/г и объем пор 0,39 мл/г, используют в качестве исходного материала для катализатора. 362 г уксусной кислоты, имеющей чистоту 99,5% масс., растворяют в воде и смешивают однородно с обеспечением раствора связующего. Твердый материал перегружают в шарикоформующую машину и полученный раствор связующего медленно напыляют на твердый материал при вращении машины так, чтобы получить гранулы катализатора, имеющие диаметр φ 4-6 мм. Гранулы подвергают созреванию в атмосфере водяного пара, имеющего температуру 100°C, в течение 30 ч, сушат при 120°C в течение 4 ч и прокаливают при 400°C в течение 3 ч с получением конечного продукта катализатора. Катализатор имеет удельную площадь поверхности 288 м²/г, объем пор 0,37 мл/г, макропористый объем пор 0,09 мл/г и прочность на раздавливание 170 Н/частица.

Испытания для оценки активности катализаторов извлечения серы, полученных в примерах 1-14 и сравнительных примерах 1-2, проводят следующим образом:

Испытания для оценки активности катализаторов извлечения серы проводят в микрореакторном устройстве 10 мл серы. Реактор выполнен из трубки из нержавеющей стали, имеющей внутренний диаметр 20 мм, и реактор помещают в термоемкость (смотри фигуру 2). Количество набитого катализатора составляет 10 мл, и кварцевый песок, имеющий идентичный размер частиц, набивают в верхнюю часть для предварительного нагревания. Содержание H₂S, SO₂, COS и CS₂ в газе на впуске и выпуске реактора определяют на линии газовым хроматографом GC-2014 SHIMADZU, Япония, где соединения серы анализируют при использовании GDX-носителя, а содержание О₂ анализируют при использовании 5Å молекулярного сита, температуры колонки 120°C, детектора теплопроводности, носителя газа Н₂ и скорости потока 25 мл/мин.

Активность Клауса катализатора оценивают на основе реакции 2H₂S+SO₂→3/х Sx+2H₂O. Состав газа на впуске составляет по объему: 2% H₂S, 1% SO₂, 3000 ч./млн О₂, 30% Н₂О, N₂ - остальное до 100%. Объемная часовая скорость составляет 2500 ч^-1, и температура реакции составляет 230°C. Степень конверсии Клауса рассчитывают согласно уравнению ниже:

,

где M₀ представляет собой сумму концентраций H₂S и SO₂ (по объему) на впуске, и M₁ представляет собой сумму концентраций H₂S и SO₂ (по объему) на выпуске. Отбор проб и анализ проводят каждый час, и результатом является среднее за 10 ч.

Активность в органно-серном гидролизе катализатора оценивают на основание реакции CS₂+2H₂O→CO₂+2H₂S. Состав газа на впуске составляет по объему: 2% H₂S, 0,6% CS₂, 1% SO₂, 3000 ч./млн О₂, 30% Н₂О, N₂ - остальное до 100%. Объемная часовая скорость составляет 2500 ч^-1, и температура реакции составляет 280°C. Степень гидролиза CS₂ рассчитывают согласно уравнению ниже:

,

где С₀ и С₁ представляют собой, соответственно, концентрации CS₂ (по объему) на впуске и выпуске. Отбор проб и анализ проводят каждый час, и результатом является среднее за 10 ч.

Активность катализаторов, полученных в примерах 1-14 и в сравнительных примерах 1-2, оценивают в соответствии с вышеуказанными испытаниями, и результаты обобщают в таблице.

Твердые вещества, иные, чем оксид алюминия, в катализаторах, полученных в примерах 1-14 и в сравнительных примерах 1-2, определяют при использовании флуоресцентного анализатора. Указанные катализаторы все имеют не более 0,30% масс. твердых веществ, иных, чем оксид алюминия.

Активность катализатора Катализатор Активность
Клауса, % Активность в гидролизе, % Пример 1 82 94 Пример 2 82 94 Пример 3 81 93 Пример 4 82 94 Пример 5 81 94 Пример 6 81 93 Пример 7 82 95 Пример 8 81 94 Пример 9 82 95 Пример 10 81 93 Пример 11 81 93 Пример 12 81 93 Пример 13 81 93 Пример 14 81 93 Сравнительный пример 1 79 91 Сравнительный пример 2 78 90

Изобретение относится к катализатору извлечения серы на основе оксида алюминия, а также способу его получения. При этом катализатор имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г, и объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм, составляет, по меньшей мере, примерно 30% объема пор. Катализатор на основе оксида алюминия согласно настоящему изобретению выполнен из мгновенно прокаленного оксида алюминия, псевдобемита и необязательно связующего. Настоящее изобретение, кроме того, относится к применению катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия и к способу извлечения серы при использовании указанного катализатора. Технический результат заключается в разработке катализаторов извлечения серы, имеющих большую удельную площадь поверхности. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 16 пр.

1. Катализатор извлечения серы на основе оксида алюминия, отличающийся тем, что катализатор имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м²/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г, и объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм, составляет, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.

2. Катализатор на основе оксида алюминия по п.1, отличающийся тем, что катализатор свободен или по существу свободен от твердых материалов, не являющихся оксидом алюминия, предпочтительно, если присутствуют, твердые материалы, не являющиеся оксидом алюминия, составляют не более примерно 0,30% масс. катализатора на основе оксида алюминия.

3. Катализатор на основе оксида алюминия по п.1 или 2, отличающийся тем, что катализатор на основе оксида алюминия выполнен из мгновенно прокаленного оксида алюминия, псевдобемита и необязательно связующего.

4. Катализатор на основе оксида алюминия по п.3, отличающийся тем, что связующее выбрано из группы, состоящей из уксусной кислоты, азотной кислоты, лимонной кислоты, золя алюминия и их комбинации, предпочтительно, связующим является уксусная кислота.

5. Катализатор на основе оксида алюминия по п.3, отличающийся тем, что псевдобемит используется в количестве от примерно 5 до примерно 100 масс.ч. (рассчитанном как Al₂O₃), предпочтительно, от примерно 10 до примерно 60 масс.ч., и связующее, если присутствует, используется в количестве от примерно 3 до примерно 16 масс.ч., предпочтительно, от примерно 6 до примерно 12 масс.ч., на 100 масс.ч. мгновенно прокаленного оксида алюминия (рассчитанного как Al₂O₃).

6. Катализатор на основе оксида алюминия по п.3, отличающийся тем, что мгновенно прокаленный оксид алюминия имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 250 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 300 м²/г, и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,20 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,30 мл/г, и, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,35 мл/г.

7. Катализатор на основе оксида алюминия по п.3, отличающийся тем, что псевдобемит имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 360 м²/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 400 м²/г, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 420 м²/г и объем пор, по меньшей мере, примерно 0,70 мл/г, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,00 мл/г, и, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,20 мл/г.

8. Катализатор на основе оксида алюминия по п.1 или 2, отличающийся тем, что катализатор находится в форме сферических частиц, предпочтительно, сферических частиц, имеющих диаметр от примерно 4 мм до примерно 6 мм.

9. Катализатор на основе оксида алюминия по п.8, отличающийся тем, что катализатор имеет прочность на раздавливание, по меньшей мере, примерно 130 Н/частица, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 140 Н/частица.

10. Способ получения катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия по п.1, отличающийся тем, что способ включает стадии смешения мгновенно прокаленного оксида алюминия и псевдобемита, формования полученной смеси, созревания, сушки и прокаливания.

11. Способ по п.10, в котором псевдобемит дегидратируют перед смешением, предпочтительно, псевдобемит дегидратируют при температуре от примерно 500°С до примерно 600°С в течение от примерно 1 ч до примерно 4 ч, предпочтительно, от примерно 1 ч до примерно 2 ч, перед смешением.

12. Способ по любому из пп.10-11, в котором связующее используют на стадии формования, предпочтительно, связующее используют в форме водного раствора.

13. Способ по любому из пп.10-11, в котором формованием является формование шариков.

14. Способ по любому из пп.10-11, в котором созревание проводят в течение примерно 10-40 ч с использованием водяного пара с температурой от примерно 40 до примерно 100°С, предпочтительно, от примерно 80 до примерно 100°С, и, более предпочтительно, от примерно 90 до примерно 100°С.

15. Способ извлечения серы, включающий применение катализатора по любому из пп.1-9 в устройстве извлечения серы установки извлечения серы.

16. Применение катализатора извлечения серы на основе оксида алюминия по любому из пп.1-9 в каталитическом реакционном способе для извлечения серы из серосодержащего соединения (соединений), полученного (полученных) от установки десульфуризации и удаления загрязнений природного газа, нефтепереработки или химической переработки угля.