Способ очистки газа, содержащего водяные пары, от сероводорода

 

Изобретение относится к способу удаления сероводорода из газов. Способ очистки осуществляют путем пропускания газов в присутствии кислорода и пара над каталитической хемосорбционной массы, которая содержит инертный пористый материал носителя и каталитически активные сульфиды металлов и/или оксиды металлов для селективного окисления сероводорода до элементарной серы, причем образующаяся сера одновременно отлагается на абсорбционной массе, и регенерации загруженной каталитической абсорбционной массы. Причем регенерацию осуществляют путем продувки слоя хемосорбционной массы при 300°С азотом. Селективность окисления HaS в элементарную серу 100%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 D 53/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

) ««««Д) 4

Ю 3 () ! «««й () бд (21) 4613150/26 (22) 25.11.88 (31) P 3740439,3 (32) 28.11.87 (33) DE (46) 23.03.92. Бюл. йг 11 (71) Вег Газинститут Н.В. и Компримо Б.B. (ьп) (72) Вильям Й.Й, Ван дер Валь, Ринко

Б.Тьепкема и Герард Хейкоп (NL) (53) 66.074.3(088.8) (56) Патент США

М 4311683, кл, В 01 D 53/36, 1981, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ВОДЯНЫЕ ПАРЫ, ОТ СЕРОВОДОРОДА

Изобретение относится к процессам очистки газов от сероводорода путем окисления его в элементарную серу в присутствии каталитической хемосорбционной массы.

Цель изобретения — повышение степени конверсии сероводорода в элементарную серу.

Пример 1. Цилиндрической реактор диаметром 1,5 см заполняют 10,2 мл каталитической хемосорбционной массы, полученной по известному способу. Эта масса содержит 20 мас.% сульфид железа, нанесенного на мелкодисперсный инертный носитель с размером частиц менее 40 нм. Оксид железа вводят в виде 0,5ггидроокисижелеза. Газовую смесь, содержащую 200 ppm

HzS, 2000 ppm кислорода, 2 мас.% воды и остальное азот, пропускают над массой при комнатной температуре с объемной скоро„„5U„„1722210 А3 (57) Изобретение относится к способу удаления сероводорода из газов. Способ очистки осуществляют путем пропускания газов в присутствии кислорода и пара над каталитической хемосорбционной массы, которая содержит инертный пористый материал носителя и каталитически активные сульфиды металлов и/или оксиды металлов для селективного окисления сероводорода до элементарной серы, причем образующаяся сера одновременно отлагается на абсорбционной массе, и регенерации загруженной каталитической абсорбционной массы. Причем регенерацию осуществляют путем продувки слоя хемосорбционной массы при

300 С азотом. Селективность окисления

HzS в элементарную серу 100%, стью 5000 ч " (850 мл/мин). Содержание HzS на выходе из реактора менее 1 ppm. Через 2 ч концентрация HzS в отходящем газе начинает

-медленно возрастать, достигая 70 ppm через 3,5 ч.

В начале процесса обессеривания содержание кислорода в отходящем газе

- 1000 ppm, Во время этого процесса концентрация кислорода в отходящем газе медленно повышается до 1400 ppm. Расход кислорода во время процесса обессеривания показывает, что большая часть сероводорода непосредственно превращается в элементарную серу. Когда концентрация

HzS в отходящем газе повышается до

- 200 ppm, процесс хемосорбции прекращается. Количество хемосорбированного сероводорода, выраженное как молярное отношение HzS к железу. составляет 2,8, что соответствует насыщению 10 мас.% элеi 722210

55 ментарной серы в расчете на каталитическую адсорбционную массу. После проскока сероводорода хемосорбент регенерируют, удаляя элементарную серу с поверхности хемосорбента, Процесс регенерации включает следующие стадии: сушку хемосорбента при 100 С азотом, испарение элементарной серы при 300 С продувкой слоя азотом; регидратацию хемосорбента при 50 С в потоке газообразного азота, содержащего 2 мас, воды. На стадии регенерации элементарная сера, которая отложилась на поверхности хемосорбента, удаляется из реакционной зоны как элементарная сера. Не обнаружено ЯО . После регенерации 20 мас, окиси железа в хемосорбенте присутствуют как сульфид железа с размером частиц менее 40 нм, Пример 2. Хемосорбционную массу примера 1 используют для процесса обессеривания. В условиях примера 1 в течение

20 ч на выходе из реактора не обнаружено присутствие сероводорода, Во время циклов селективного окисления и хемосорбции концентрация кислорода в газе около

1000 ррт, что указывает на то, что 50 мас. кислорода идет на конверсию сероводорода в элементарную серу, Во время этого цикла 100 мас, НгЯ превращается в элементарную серу, что соответствует прямой реакции окисления. Спустя 20 ч в отходящем газе появляется сероводород, при проскоке

200 ppm HzS молярное отношение сероводорода к железу составляет 19,5, что соответствует поглощению 70 мас. серы. На стадии регенерации по условиям примера 1 в газах, отходящих из реактора, не обнаружено SOz. Полное количество сорбированной серы выделяют в виде элементарной серы, Пример 3. Обессеривание каталитической адсорбционной массы, получают по способу примера 2.

Количество каталитической абсорбционной массы и условия обессеривания те же, что и в примере 1. Спустя 2 ч Н Я определяют в отходящем из реактора газа. Графики концентрации кислорода во время обессеривания сравнимы с теми, которые получены в примере 1. Поглощение серы во время процесса обессеривания составляет приблизительно 8 мас,, что соответствует молярному отношению Н Я к Fe 2,23, Регенерацию каталитической абсорбционной массы проводят тем же способом, что в примерах 1 и 2. B отходящих из реактора во время регенерации газах ЯОг не обнаружено. В ходе стадии предсульфидирования

30 мас. - окиси железа превращаются

35 в сульфид железа с размеромчастицменее 40 нм, Пример 4.. Второй цикл обессеривания абсорбента. Проводят тем же способом, что в примере 2. Спустя 15 ч в отходящем из реактора газа определяют HzS. В это время концентрация кислорода в отходящем из реактора газе начинает медленно повышаться. Повышение концентрации кислорода соответствует повышению концентрации

Н Я, После проскока 200 ppm НгЯ молярное отношение H2$ к Fe составляет 21, что соответствует поглощению 75 мас, элементарной серы в расчете на каталитическую массу, Регенерацию проводят способом, описанным в примерах 1 — 3. Во время регенерации в отходящих газах ЯО не обнаружен, Пример 5. Четвертый цикл обессеривания абсорбента.

Количество абсорбента составляет

10,2 мл (5 г), Реакционный газ содержит

2000 ppm Нг$, 2000 ppm кислорода, 2 мас.7 воды и остальное азот. Объемная скорость во время селективного окисления и абсорбции составляет 2500 ч (поток газа 425 мл/мин).

За 60 ч в отходящем из реактора газе не было обнаружено HzS и расход кислорода в подаваемом газе составляет 50 мас,, что указывает на то, что полное количество HzS превращается в элементарную серу в соответствии с указанной реакцией, Спустя б0 ч концентрация HzS резко возрастает, Для проскока HzS 200 ррт молярное отношение

HzS к Fe составляет 22,3, что указывает на то, что загрузка серы составляет более

80 мас. . Регенерацию проводят как и в примерах 1 -4. Во время регенерации $0г не было обнаружено.

Формула изобретения

Способ очистки газа, содержащего водяные пары, от сероводорода, включающий его контактирование с каталитической хемосорбционной массой, содержащей не менее 1 об, сульфидов или оксидов металлов, нанесенных на инертный пористый носитель, и последующую регенерацию насыщенной серой массы путем испарения серы с продувкой нагретым газом, отличающийся тем, что, целью повышения степени конверсии сероводорода в элементарную серу, контактирование осуществляют при температуре не выше

90 С и используют массу, содержащую 2030 мас. сульфидов железа или хрома с размером частиц менее 40 нм, нанесенных на мелкодисперсный носитель, причем перед продувкой насыщенной массы через нее пропускают инертный газ при температуре ниже плавления серы.