Изобретение относится к химии неорганических соединений серы, более конкретно - к способу получения элементарной серы каталитическим окислением сероводорода кислородом, диоксидом серы или их смесями при возможном присутствии в смеси сероокиси углерода, диоксида углерода, метана и водяных паров.
Целью изобретения является повышение производительности процесса.
Окисление сероводородсодержащих газов до элементарной серы проводят при 200-400оС и атмосферном давлении ванадийсодержащих катализаторах состава, мас. % :
Ванадий в расчете на V2O5 5-15 Диоксид титана 10-94,90
Оксид сурьмы в расчете на Sb2O4 0,05-3 Носитель Остальное
или
ванадий в расчете на V2O5 5-15
Оксид сурьмы в расчете на Sb2O4 0,05-3 Диоксид титана Остальное
В качестве носителей могут быть использованы силикагель, оксид алюминия и алюмосиликаты.
Недостатком ванадийтитановых катализаторов является их термическая нестабильность при перегревах выше 500оС вследствие спекания и рутилизации анатазной формы TiO2. Ванадийтитановые катализаторы на основе рутильной модификации TiO2 обладают меньшей производительностью, чем на основе анатаза, и быстро дезактивируются. Введение в качестве третьего компонента оксида сурьмы делает катализаторы термически стабильными при перегревах.
Катализаторы способа изобретения готовят путем последовательной пропитки носителя активными компонентами, далее пропитки формованой массы одних активных компонентов водным раствором другого компонента, смешения с последующим формованием активных компонентов и носителя. Катализаторы сушат при 100-130оС и прокаливают в кислороде или воздухе при 450-500оС в течение 4-6 ч.
Введение в катализатор менее 10% TiO2 приводит к получению высокоактивного, но нестабильного катализатора. Так, при использовании в предлагаемом способе катализатора, содержащего 5% TiO2, 10% V2O5, 1% Sb2O4 на SiO2 производительность по сере падает за сутки с 46,7 г-моль серы на 1 л˙ кат/ч до 36,9 г-моль серы соответственно. Здесь и далее сопоставление проведено при объемной скорости 72000 ч-1, размере зерна катализатора 0,5-1,0 мм, времени испытания 24 ч и составе смеси, % : 2 H2S; 1 SO2; 1 O2; 20 H2O.
Введение менее 5 мас. % V2O5 приводит к получению малоактивного и нестабильного катализатора. Так, при использовании по способу изобретения катализатора, содержащего, % : 2 V2O5; 15 TiO2; 0,5 Sb2O4 на Al2O3 степень превращения Н2S за сутки падает с 73,2 до 31,2, а выход серы соответственно с 32,9 г-моль серы с 1 л˙ кат/ч до 12,3 г-моль серы.
Полное удаление пентоксида ванадия из катализатора приводит к резкому снижению активности и стабильности. Так, катализатор, содержащий, мас. % : 10 TiO2; 10 Sb2O4 на SiO2 за сутки снижает производительность по сере с 5,1 до 2,3 г-моль на 1 л кат/ч. Использование содержания V2O5 свыше 15 мас. % не снижает качества катализатора, однако нерационально из-за его удорожания.
Введение в катализатор оксида сурьмы стабилизирует катализатор при возможных перегревах, ведущих в отсутствии Sb2O4 к спеканию, рутилизации диоксида титана и потере активности катализатора. Полное удаление Sb2O4 из катализатора приводит к его дезактивации при перегревах. Так катализатор, содержащий, % : 10 V2O5 и 30 TiO2 на SiO2 после прогрева при 550оС в течение 1 ч в реакционной смеси в 1,19 раза снижает производительность по сере с исходного значения, равного 32,9 г-моль до 27,6 г-моль на 1 л кат/ч. Добавление 0,05 мас. % Sb2O4 в катализатор состава, % : 30 TiO2; 10 V2O5 приводит к устойчивости и перегревам до 550оС. Производительность такого катализатора по сере до и после перегрева равна, соответственно 33,4 и 33,2 г-моль на 1 л˙ кат/ч. Производительность по сере до и после перегрева катализатора, содержащего, % : 30 TiO2, 3 Sb2O4, 10 V2O5 на SiO2 составляет 33,1 и 33,0 г-моль серы соответственно. Дальнейшее увеличение содержания оксида сурьмы в катализаторе нецелесообразно, так как не изменяет устойчивости катализатора к перегреву.
П р и м е р 1. Получение серы путем окисления сероводорода кислородом, диоксидом серы или их смесью и гидролиз COS проводят в реакторе с неподвижным слоем одного и того же катализатора при атмосферном давлении в интервале температур 200-400оС. При более низких температурах может происходить отложение серы на катализаторе. Более высокие температуры невыгодны с точки зрения равновесия процесса Клауса. При испытаниях варьируют состав смеси, объемную скорость и температуру.
Состав исходной и конечной смеси анализируют методом газовой хроматографии. Сравнение катализатора изобретения и лучшего катализатора прототипа проводят в одинаковых условиях.
Поскольку катализаторы изобретения предназначены в первую очередь для получения элементарной серы из отходящих газов цветной металлургии после их восстановления, для испытания катализаторов используют среди других смесь, содержащую, % : 2 H2S; 1 SO2; 1 O2; 20 H2O, остальное инертный газ.
Результаты примеров представлены в таблице.
Как следует из таблицы, описываемый способ позволяет повысить производительность по сере до 65,6 моль серы и по гидролизу COS до 4,60 г-моль с 1 л кат/ч по сравнению со способом прототипа, дающим соответственно 53,8 г-моль серы и 2,14 г-моль гидролизованного COS с 1 л ˙кат/ч.
(56) Авторское свидетельство СССР N 1398304, кл. C 01 B 17/04, 1986.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ О-КСИЛОЛА ВО ФТАЛЕВЫЙ АНГИДРИД И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2035219C1 |
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2005 |
|
RU2280505C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ВАНАДИЙ-ТИТАНОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ | 1990 |
|
RU2050194C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ ИЗ СЕРОВОДОРОДА | 1992 |
|
RU2035221C1 |
ПРИМЕНЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИОКСИД ТИТАНА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА, СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА | 2007 |
|
RU2434840C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА | 1989 |
|
SU1697377A1 |
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ | 2008 |
|
RU2371247C1 |
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА | 1992 |
|
RU2043784C1 |
МНОГОСЛОЙНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИДА ФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ | 2005 |
|
RU2370313C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ | 1997 |
|
RU2144495C1 |
Изобретение относится к способу получения элементарной серы каталитическим окислением сероводорода кислородом, диоксидом серы или их смесями при возможном присутствии в смеси диоксида углерода, сероокиси углерода, метана и водяных паров. Целью изобретения является повышение производительности процесса. В процессе используют бифункциональный ванадийтитансурьмяный катализатор состава, мас. % V2O5 5 - 15; TiO2 10 - 94, 90; Sb2O4 0,05 - 3; остальное - носитель ( Al2O3,SiO2 алюмосиликат) или V2O5 5-15; Sb2O4 0,05 - 3; остальное TiO2. Изобретение позволяет повысить производительность по сере до 64,5 г-моль серы (S1) и по гидролизу COS до 4,60 г-моль с 1 лкат/ч по сравнению со способом прототипа, дающим соответственно 53,8 г-моль серы и 2,14 г-моль гидролизованного COS с 1 лкат/ч. 1 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ ИЗ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ окислением их кислородом, или диоксидом серы, или их смесью при повышенной температуре в присутствии ванадийсодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса, окисление ведут при 200 - 400oС на катализаторе состава, мас. % :
V2O5 5 - 15
Sb2O4 0,05 - 3
TiO2 10 - 94,90
Носитель Остальное
или
V2O5 5 - 10
Sb2O4 0,05 - 1
TiO2 Остальное
Авторы
Даты
1994-01-15—Публикация
1988-02-08—Подача