Катализатор для газофазного окисления сероводорода в серу

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„1219134 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А9ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГАЗОФАЗНОГО

ОКИСЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА В СЕРУ, включающий оксиды железа, хрома, цинка и диоксид титана, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.Ж:

Оксид железа 20-30

Оксид хрома 20-50

Оксид цинка 20-25

Диоксид титана 10-30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591259/23-04 (22) 26.05.83 (46/ 23.03.86. Бюл. У 11 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. M. Азизбекова (72) Т.Г. Алхазов, А.А. Вартанов, Н.С. Амиргулян, P.È. Мамедова и З.К. Касымов (53) 66.097.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 856974, кл. С 01 В 17/04, 1981.

Заявка Франции У 2481254, кл. С 01 В 17/54, опублик. 1981. др4 В 01 Х 23/86, С 01 В 17/04

1 12191

Изобретение относится к катализаторам для окисления сероводорода из газов и может найти применение в процессах очистки от сероводорода природных газов, газов нефтепереработки, а

"также "хвостовых газов процесса

Клауса.

Известен катализатор для газо фазного окисления сероводорода, содержащий оксиды титана и железа при 1О следующем содержании компонентов, мас.Х: оксид железа 0,05-0,3; диок-. сид титана — остальное.

Катализатор, содержащий 0,1 мас.X оксида железа и 99,9 мас,X диоксида 15 титана является наиболее эффективным и обеспечивает максимальную конверсию сероводорода 99,57 и селективность 1007 при переработке больших количеств сероводорода до 257.. Однако 20 высокая активность катализатора такого состава может быть достигнута лишь при двухстадийном окислении сероводорода с раздельной подачей кислорода на каждую стадию и улав- 25 ливанием образующейся серы и воды на промежуточной стадии. Производительность титан-железооксидного катализатора невысока, ибо он проявляет высокую активность лишь при 30 . низких объемных скоростях подачи сырья не выше 3000 ч, увеличение объемной скорости до 15000 ч приводит к значительному снижению активности катализатора. Вместе с тем эф-, Ъ

t фективная эксплуатация катализатора возможна лишь при повышенных температурах 285-300 С.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- 40 мому эффекту является катализатор для очистки газов, содержащих соединения серы, например сероводород, сероуглерод, меркаптан, двуокись серы, путем их окисления, содержащий носитель — диоксид титана, или циркония, или кремния, или цеолит и один или несколько оксидов следующих металлов: Си, Ag, Zn, Cd, V, Za, Cr, Mo, M, Fe, Со, Ni, Rh, 3r, Pd, Pt, Sn, Bi, при этом общее коли-. чество одного или нескольких металлов на носителе составляет 0,005-

25 мас.X.

Однако для известного катализа- 55 тора характерна недостаточная активность. Так, при окислении сероводорода при 240 С и V = 6000 ч в

34 присутствии катализатора, содержащего оксиды железа, хрома, цинка и диоксид титана в следующем соотношении, мас.7: Ре О 8, Cr О 9, 2п0 8, TiOä 75, степень конверсии сероводорода 81,5Х селективность

82,5Х.

Целью изобретения является повышение активности катализатора.

Цель достигается тем, что катализатор для газофазного окисления сероводорода в серу, включающий оксиды железа, хрома, цинка и диоксид титана, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.7:

Оксид железа 20-30

Оксид хрома 20-50

Оксид цинка 20-25

Диоксид титана 10-30

Предлагаемый катализатор по сравнению с известным обладает повышенной активностью. Так при окислении о ( сероводорода при 240 С и V = 6000 ч в присутствии предлагаемого катализатора койверсия сероводорода и селективность достигают 1007., Катализатор готовят путем раздель. ного осаждения гидроксидов из водных растворов хлоридов титана, железа, цинка и хрома 3 н. водным раствором аммиака. Полученные растворы гидроксидов сливают и смесь промывают дистиллированной водой, затем катализатор отфильтровывают, формуют, сушат и прокаливают при

500 С в течение 4 ч.

Пример 1. Катализатор со,става, мас.7: Fe Оз 25, TiO 25, Cr 0з 25, Zn 0-25.

Для приготовления катализатора в отдельных емкостях растворяют

25,5 г хлорида железа в 943 мл ди1 стиллированной воды, 26,3 г хлорида хрома — в 1000 мл воды; 12,5 г хлорида цинка — в 916 мл воды и 17,8 г хлорида титана — в 940 мл воды. К полученным растворам приливают 3 н. водный раствор аммиака до полного осаждения гидроксидов железа, хрома, цинка и титана. Гидроксиды сливают в общую емкость, тщательно перемешивают и смесь промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы хлора. Далее катализатор отфильтровывают, формуют, сушат на воздухе; при комнатной температуре и проо каливают при 500 С в течение 4 ч.

Таблица 1

Концентрация, об.g

Состав катализа- Темпера- Объемо тора, мас.у. тура, С ная ско рость, с( ч

Пример

СелективКонверсия

HSФХ

О, Н18 ность

100 100

100 98,8

4,5

99,9 100

100

100

4,5

100

99,1

98,5 100

98,6 100

4,5

В результате получают катализатор указанного состава.

Пример 2. Катализатор состава, мас. Ж: Ре О 30, TiO 30, Сг О э

20, ZnO 20.

Для приготовления катализатора растворяют 30,5 r хлорида железа в 1128 мл дистиллированной воды, 21 r хлорида хрома — в 788 мл воды, 10 г хлорида цинка — в 734 мл воды, 21,5 r хлорида титана — в 1133 мл воды. К полученным растворам приливают 3 н. водный раствор аммиака до полного осаждения гидроксидов. 3атем гидроксиды сливают, тщательно перемешивают и смесь промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы хлора. Затем катализатор отфильтровывают, формуют, сушат на воздухе при комнатной темо пер4туре и прокаливают 4 ч при 500 С.

В результате приготовления получают катализатор указанного состава. .Пример 3. Катализатор состава, мас.7: Fe Оэ 20, TiO 10, Cr О 50, ZnO 20;

Для приготовления катализатора растворяют 20,3 г хлорида .железа в 750 мл водьц 7,1 r хлорида титана — в 375 мл воды, 52,6 г хлорида хрома — в 1975 мл роды и 10 г хлорида цинка — в 735 мл воды. Из полученных растворов 3 н. водным раство, ром аммиака осаждают соответствующие

1 Т О 25; Ре О 25, 220 6000

Cr Оэ 25, Zno 25 240 3000

260 15000

2 Ti0 30; Ре О 30, 220 6000

Cr О 20, ZnO 20 240 15000

3 ТдО 10, Fe О 20; 220 6000

Cr>O> 50 ZnO 20 240 15000

19134 4 гидроксиды. Растворы гидроксидов сме1 шивают и осадок промывают дистиллированной водой. Далее осадок отфильтровывают, катализатор формуют, сушат .при комнатной температуре и прокаливают 4 ч при 500 С.

Исследования активности приготовленных катализаторов проводят при

220-260 С, объемных скоростях 300010 15000 ч и отношениях 0:Н Я = 1-1,5.

Результаты исследований сведены в табл. 1, в которой для сравнения приведены данные и результаты процес са на известном катализаторе. В табл. 2 приведены данные составов предлагаемого катализатора и известного.

Как видно из табл. 2, ни на одном из образцов, имеющих состав вне указанных пределов, не достигается одновременно и высокая конверсия сероводорода, и высокая селективность его окисления в элементар25 ную серу.

Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью, позволяет увеличить производительность в широком интервале объемных скоростей и низких температур в процессах получения серы при очистке сероводородсодержащих газов, а также при обезвреживании воздуха на предприятиях химической промьппленности.

1219134

Продолжение табл,)

Концентрация, об.7

СелективОбъемная ско

Темперао тура, С

Состав катализатора, мас.7.

Пример

©г

Н S ность, Ж рость, ч

Известный Т О 99,9;Fe О О, 1 240 15000 гз

4,5

92,5 98,9

4 TiOz 25, Ре О 25, 240 3000

Cr О 28, ZnO 22 260 . 6000

99,3

98,9

99,9

99,0

Т а блица 2

Селекемпера- Объемная о ура, С скорость, -1

Концентрация, Конверсия об Е Н 3, Ж

Состав катализатора мас.X тивность, Х

4,5

98,5

89,7

93,4

90,3

TiOz 5; Ре Оз 15;

СгяОэ 60; ЕпО 20

240 15000 3

220 3000 3

260 6000 3

85,7

92,6

90,5

88,7

89,8

76,3

TiO 75; Fe О 8, 2 9

4,5

240 6000 3

91,5

82,5

4,5

90 5

92,3

95,3

77,8

Состаивтель В.Теплякова

Техред А.Комарницкая Корректор Е.Сирохман

Редактор Л. Гратилло

Заказ 1184/10 Тираж 527

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", .г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Т О 5; Fez0> 85;

Сг 0 5, Еп05

TiO 40, Ре О 10;

Сг О> 15; ZnÎ 35

Cr О 9, ZnO 8

Т О 90; Fe<0 5;

Cr О 3, ZnO 2

260 6000

260 15000

220 6000

260 6000

Конверсия

Н S» Ж