КОМПОЗИЦИОННЫЙ СОРБЕНТ-ИНДИКАТОР ДЛЯ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2025 года по МПК B01J20/04 C01G11/00 G01N31/22 B01D53/48 

Использование водородного топлива и водородсодержащих газов для топливных элементов приводит к повышению эффективности энергетического производства. Топливо должно соответствовать определенным требованиям, особенно по содержанию отравляющих веществ для катализаторов, а именно сернистых соединений (сероводород и меркаптаны). Поэтому использование водородсодержащих газов требует предварительной очистки от сернистых соединений. Чаще всего применяется сорбционная очистка с использованием адсорбентов. Адсорбенты обладают различной поглощающей способностью, поэтому процесс очистки должен сопровождаться постоянными анализами очищенного газа на содержание сернистых соединений для обнаружения «проскока». Данный процесс очень трудоемкий, поэтому индикаторный способ контроля содержания сернистых соединений в очищенном газе наиболее удобен и экономически выгоден.

Известен индикаторный состав для обнаружения утечек сероводорода по патенту SU 1566243 А1 (МПК G01M 3/20 (2006.01), дата публикации 23.05.1990.). Согласно данному изобретению растворяют в воде полипропиленгликоль и ацетат кадмия, полученный раствор заливают в аэрозольный баллон с пропан-бутановой фракцией. Индикаторный состав наносят на контролируемую поверхность изделия путем его распыления из аэрозольного баллона. По изменению цвета индикаторного состава на ярко-желтый в местах утечки сероводорода судят о наличии сквозных дефектов.

Недостатком данного состава является невозможность использования аэрозоля для определения степени отработки сорбционных материалов. Для организации процесса индикации с применением жидкого индикаторного состава необходимы дополнительные экономические вложения и технологическое усложнение конструкции.

Известен адсорбент для очистки газов от сероводорода по патенту РФ №2094114 CI (В01J 20/06, 20/08, дата публикации 27.10.1997). Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и используется главным образом в нефтепереработке и химической промышленности. Оно, прежде всего, относится к адсорбентам для очистки водородсодержащих газов и, в особенности, циркулирующих водородсодержащих газов каталитического риформинга бензиновых фракций и изомеризации углеводородов. Оно может также использоваться для очистки от серы углеводородных потоков. Разработан адсорбент для очистки газов от сероводорода со структурой шпинели, содержащий оксиды цинка, алюминия, натрия при следующем соотношении компонентов, моль на моль оксида алюминия: оксид цинка 0,1-0,95; оксид натрия 3*10^-4 - 1,5*10^-2.

Недостатком данного адсорбента является невозможность цветовой индикации «проскока» сернистых соединений, требуется установка дополнительных измерительных приборов для количественного определения сероводорода и меркаптанов в очищенном газе.

Авторами предложен состав сорбента-индикатора, который при «проскоке» соединений серы через адсорбер, например, в случае повышенного содержания сероводорода в поступающих газах с нефтепроизводства, меняет цвет со светло серого на интенсивно желтый, что свидетельствует о необходимости замены загрузки адсорбера.

В качестве сорбента-индикатора используется композиционный состав на основе карбоната кальция - 72%, добавляется уксуснокислый кадмий 2-водный - 7%, остальное вода -21%. Готовится густая масса методом последовательного смешивания, далее состав расфасовывается по формам и высушивается при температуре 105°С. Получаются твердые пористые гранулы сферической формы от белого до светло-серого цвета.

Загрузка твердого сорбента-индикатора на сернистые соединения осуществляется после основного адсорбента и является индикаторно-сорбционным слоем, который составляет 1-5% от общего объема адсорбента. При контакте с сернистыми соединениями у сорбента-индикатора развивается желтая окраска в течение 1-3 минут. Интенсивность окраски и быстрота ее проявления зависит от концентрации сернистых соединений в исходном газе.

После отработки сорбент-индикатор не пригоден для регенерации, так как образуется твердое соединение сульфид кадмия, которое невозможно разрушить с сохранением первоначальных характеристик сорбента.

Достоинством данного состава является также дополнительная сорбционная способность по сернистым соединениям, что, в свою очередь, позволяет уловить «проскочившие» сернистые соединения. Данная характеристика увеличивает запас времени на отключение установки либо переключения на другой адсорбер.

Заявленный состав сорбента-индикатора может быть использован для индикации отработавшего сорбента, применяемого для очистки газовых смесей от сернистых соединений на предприятиях топливно-энергетического сектора.

Данное изобретение упрощает технологический процесс очистки газовых смесей от сернистых соединений путем использования сорбента-индикатора вместо дорогостоящих контрольно-измерительных приборов. При контакте сорбента-индикатора с сернистыми газами развивается окраска от светло-желтой до насыщенного желтого цвета, интенсивность окраски зависит от концентрации сернистых соединений, содержащихся в очищенном газе.

Изобретение относится к химической промышленности. Предложен сорбент-индикатор, содержащий в мас.%: карбонат кальция – 72, уксуснокислый кадмий 2-водный – 7 и воду – 21. Способ приготовления сорбента-индикатора включает последовательное смешивание карбоната кальция, уксуснокислого кадмия 2-водного и воды, расфасовку густой массы по сферическим формам и сушку при температуре 105^οC. Также предложено применение сорбента-индикатора для улавливания и индикации сернистых соединений в газовых смесях. Изобретение позволяет идентифицировать сернистые соединения в газовых смесях без использования дорогостоящих измерительных приборов. 3 н.п. ф-лы.

1. Сорбент-индикатор, содержащий карбонат кальция, уксуснокислый кадмий 2-водный, воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбонат кальция 72 уксуснокислый кадмий 2-водный 7 вода 21

2. Способ приготовления сорбента-индикатора, содержащего карбонат кальция, уксуснокислый кадмий 2-водный, воду при следующем соотношении компонентов: карбонат кальция 72 мас. %; уксуснокислый кадмий 2-водный 7 мас. %; вода 21 мас. %, включающий в себя приготовление густой массы методом последовательного смешивания, расфасовки по формам сферической формы, сушку при температуре 105°С до состояния твердых пористых гранул от белого до светло-серого цвета.

3. Применение сорбента-индикатора, содержащего карбонат кальция, уксуснокислый кадмий 2-водный, воду при следующем соотношении компонентов: карбонат кальция 72 мас. %; уксуснокислый кадмий 2-водный 7 мас. %; вода 21 мас. %, для улавливания и индикации сернистых соединений в газовых смесях.