КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДНО-ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ Советский патент 1995 года по МПК B01J27/43 B01J21/18 

Изобретение относится к гетерогенным катализаторам для жидкофазного окисления сернистых соединений в водно-щелочной среде и может быть использовано в газо- и нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, для обезвреживания сернисто-щелочных стоков, технологических конденсатов и других сернистых сточных вод.

Цель изобретения повышение активности и стабильности катализатора за счет содержания в качестве соединения металла переменной валентности сульфида никеля или марганца, или железа, или меди при определенном соотношении компонентов.

П р и м е р 1. Катализатор готовят пропиткой углеродной, графитовой или активированной углеродной ткани водными растворами хлоридов, сульфатов или нитратов двухвалентных меди, никеля, марганца или трехвалетного железа и последующей их обработкой щелочным раствором сульфида натрия.

В коническую колбу с притертой пробкой помещают навеску углеродной ткани УТМ-8 и пропитывают 1%-ным раствором хлорида двухвалентного никеля в течение 20 ч при комнатной температуре (20^оС). Затем ткань отжимают от избытка пропитывающего раствора, тщательно промывают водой и погружают в щелочной раствор сульфида натрия. При этом в результате реакции обменного разложения на поверхности углеродной ткани УТМ-8 образуется и оседает сульфид никеля, практически нерастворимый в воде. Ткань тщательно отмывают водой и сушат на воздухе. Содержание сульфида никеля (в расчете на металл) в катализаторе рассчитывают по разности концентраций хлорида никеля в растворе до и после пропитки (с учетом промывных вод), которую определяют на приборе ФЭК-56М, измеряя оптическую плотность раствора до и после пропитки. В итоге получают катализатор, содержащий 0,1 мас. сульфида двухвалентного никеля (в расчете на металл).

Аналогично готовят катализаторы, составы которых приведены в таблице.

П р и м е р 2. 50 мл щелочного раствора сульфида натрия, образующегося после очистки пропановой фракции от сероводорода, состава мас. сульфид натрия 1,05 (в пересчете на серу), едкий натр 5 и вода остальное, окисляют кислородом в присутствии 1,86 г катализатора (содержащего 0,01% сульфида двухвалентного никеля на углеродной ткани УТМ-8) в барботажном реакторе периодического действия, представляющем собой стеклянный цилиндрический сосуд емкостью 200 мл, снабженный обратным холодильником, системой обогрева и автоматического регулирования температуры, а также пористой пластинкой из фильтра Шотта в нижней части реактора и металлической сеткой из нержавеющей стали в верхней части реактора для удерживания гетерогенного катализатора. Окисление сульфида натрия ведут продувкой кислородом со скоростью 2,5 л/мин в течение 30 мин при 50^оС и атмосферном давлении. При этом сульфид натрия окисляется в тиосульфат и сульфат натрия в соотношении примерно 4:1.

Для оценки каталитической активности предлагаемого катализатора определяют содержание сульфидной серы в исходном щелочном растворе до и после окончания опыта методом потенциометрического титрования по ГОСТ 22985-78.

Результаты эксперимента приведены в таблице. Аналогично проводят эксперименты по испытанию каталитической активности других предлагаемых составов катализаторов. Результаты экспериментов приведены в таблице (опыты 1-6).

Здесь же для сравнения приведены (опыт 7) результаты окисления сульфида натрия в идентичных условиях, но в присутствии известного катализатора.

В таблице приведены также данные по стабильности каталитической активности предлагаемого катализатора, полученные в описанных условиях путем повторения (до 10 циклов) опыта по окислению сульфида натрия на одном и том же катализаторе (опыт 8). Здесь же для сравнения приведены аналогичные данные для известного катализатора (опыт 9).

Из приведенных в таблице экспериментальных данных видно, что предлагаемый катализатор в сравнении с известным обладает более высокой каталитической активностью и стабильностью в процессе жидкофазного окисления сернистых соединений в щелочной среде и тем самым обеспечивает более высокую степень их конверсии.

При этом степень конверсии сульфида натрия достигает 99-100% не за 60 мин (как в прототипе), а за 30 мин окисления при стабильности каталитической активности в течение 10 циклов, т.е. применение в качестве активного компонента катализатора сульфидов двухвалентных никеля, марганца, меди и трехвалентного железа позволяет повысить степень конверсии сульфида натрия в 1,3-1,6 раза. Кроме того, применение сульфидов указанных металлов взамен дорогостоящих и дефицитных фталоцианина кобальта или его производных позволяет снизить стоимость катализатора.

Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для окисления сернистых соединений в водно-щелочной среде. Цель повышение активности и стабильности катализатора. Он содержит на носителе графитовой или углеродной ткани сульфид NiS или MnS, или Fe₂S₃₁ или CuS 0,1 0,1 мас. (в расчете на металл). Этот катализатор обеспечивает степень конверсии сульфида натрия до 1000,0% при времени процесса 30 мин против 60 мин. 1 табл.

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДНО-ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ, содержащий соединение металла переменной валентности и носитель углеродную или графитовую ткань, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и стабильности катализатора, в качестве соединения металла переменной валентности катализатор содержит сульфид никеля (II), или марганца (II), или железа (III), или меди (II) при следующем соотношении компонентов, мас.

Сульфид никеля (II), или марганца (II), или железа (III), или меди (II) в расчете на металл 0,01 0,1
Носитель Остальное