Преобразование сероводорода в водород

Авторы патента:


Преобразование сероводорода в водород
Преобразование сероводорода в водород
Преобразование сероводорода в водород
Преобразование сероводорода в водород
Преобразование сероводорода в водород

Владельцы патента RU 2568976:

СВАПСОЛ КОРП. (US)

Изобретение относится к восстановлению водорода из газов. Реактор и способ получения водорода из потока газа, содержащего сероводород или сероводород и диоксид углерода, согласно которому: в камеру вертикального реактора вводят поток указанного газа, при этом указанная камера реактора содержит внешнюю цилиндрическую оболочку, определяющую реакционную камеру, а указанная реакционная камера включает зону нагрева, мембрану и конденсатор серы, а указанный реактор содержит: впускное отверстие для ввода потока газа в реакционную камеру; зону нагрева, расположенную в реакционной камере и приспособленную для контакта с указанным потоком газа, при этом указанная зона нагрева содержит катализатор, выбранный из группы, включающей азурит, малахит и металл, содержащий 75% никеля и 25% хрома; мембрану, представляющую собой керамическую мембрану, расположенную в реакционной камере, при этом указанная керамическая мембрана является проницаемой для водорода, но не проницаема для сероводорода и паров серы, а пропуск потока определяется содержимым мембраны, сообщающейся с первым выпускным отверстием; конденсатор серы, расположенный в реакционной камере ниже мембраны и сообщающийся со вторым выпускным отверстием; отверстие для выпуска газа, сообщающееся с реакционной камерой; подвергают сероводород или, необязательно, сероводород и диоксид углерода, реакции в зоне нагрева при температуре от 400 до 700°C, при которой конверсия сероводорода составляет по меньшей мере 95%, с получением в реакционной камере водорода и паров серы и, необязательно, воды; непрерывно и немедленно удаляют водород через указанную мембрану и отводят полученный водород через первое выпускное отверстие; непрерывно конденсируют пары серы на конденсаторе серы с получением серы в виде жидкости, которую отводят через второе выпускное отверстие; и отводят отработанный в реакторе газ из реакционной камеры через отверстие для выпуска газа, при этом указанный отработанный в реакторе газ, по существу, не содержит сероводород и серу. Технический результат - повышение эффективности восстановления водорода. 2 н. и 15 з. п. ф-лы, 5 ил., 1 табл., 4 прим.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к восстановлению водорода из газов, более точно, к удалению и поглощению сероводорода и других загрязняющих веществ из природных и промышленных газов.

Предпосылки создания изобретения

Многие природные и технологические газы содержат сероводород, двуокись углерода и другие примеси или загрязняющие вещества. Эти примеси или загрязняющие вещества желательно удалять из природного газа до его промышленного применения. Сероводород является естественным компонентом природного газа, который при высокой концентрации сероводорода называют "высокосернистым газом".

Сероводород также образуется при очистке нефти и в ходе других процессов. Природный газ может содержать до 90% сероводорода. Сероводород является токсичным, воспламеняемым газом, выброс которого в атмосферу запрещен по закону.

Водород встречается в природе в элементарной форме, обычно в незначительных количествах в силу реакционной способности водорода. Водород является желаемым топливом, поскольку он является полностью сгорающим топливом, т.е. при его сгорании образуется только вода. К сожалению, получение водорода часто является дорогостоящим, а его хранение и транспортировка связаны с большими сложностями. Например, в стальном баллоне весом около 50 фунтов (23 кг) обычно помещается лишь около 2,5 унций (71 г) по весу водорода под давлением до 3000 фунтов/кв. дюйм (20684 кПа). Из-за очень высокого давления и исключительно высокой воспламеняемости водорода эти баллоны могут быть очень опасны.

Известны технологии удаления сероводорода и двуокиси углерода из газов. Например, сероводород и двуокись углерода могут быть отделены от газов путем экстракции растворителями, адсорбции, абсорбции или другими способами.

Также известны технологии восстановления серы из сероводорода. Например, согласно обычной технологии восстановления серы, известной как Клаус-процесс, примерно до одной трети сероводорода в газе может быть окислено воздухом или кислородом до двуокиси серы, которая вступает в реакцию с остальным сероводородом, в результате чего образуются элементарная сера и вода. Этот процесс частично осуществляют при температурах выше 850°С и частично в присутствии катализаторов, таких как активированная окись алюминия или двуокись титана. В ходе Клаус-процесса протекают следующие химические реакции:

2H2S+3O2→2SO2+2H2O;

4H2S+2SO2→3S2+4H2O.

Часто образующаяся сера имеет очень низкое качество, и ее часто относят к опасным отходам из-за загрязнения, вызываемого в основном широко используемыми аминовыми экстрагентами, которые поступают в установку Клауса вместе с сероводородом.

Другая технология описана в заявке US 2005/0191237. В ней описаны способ и устройство для получения водорода и серы из сырьевого газа, в котором разделяют сырьевой газ с целью получения фракции очищенного сероводорода, содержащей по меньшей мере около 90% по объему сероводорода, диссоциируют сероводород во фракции сероводорода, чтобы преобразовать его во фракцию очищенного сероводорода, содержащую элементарный водород и серу, разделяют и диссоциируют фракцию очищенного сероводорода, чтобы получить фракцию с высоким содержанием элементарного водорода, и получают продукт в виде элементарного водорода. Диссоциацию осуществляют при температуре от 1500 до 2000°С.

В заявке US 2002/0023538 также описан способ удаления сероводорода и других загрязняющих веществ. В этом двухстадийном способе используют первый адсорбент, находящийся в псевдоожиженном слое с температурой около 20-60°С, для удаления по меньшей мере части загрязняющих веществ и используют второй адсорбент, находящийся в другом псевдоожиженном слое с температурой около 100-300°С, для удаления другой части загрязняющих веществ из газа. Также описан преобразователь, т.е. реактор на основе нетеплового плазменного коронного разряда для преобразования загрязняющих веществ в элементарную серу и водород при температуре менее 400°С.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно одной из особенностей изобретения предложен способ преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа, в котором в реактор вводят газ, содержащий сероводород и углеводород, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород и отделяют серу от газа. Этот способ может быть отображен следующей химической реакцией:

xCH4(g)+8H2S(g)→xCH4(g)+8H2(g)+S8(s),

в которой х означает любое число, которое показывает, что соотношение газообразного углеводорода и сероводорода является переменным и не имеет значения, поскольку оно остается неизменным. Нагретую область обеспечивают с помощью нагревательного элемента, представляющего собой катализатор и/или провод высокого сопротивления.

Согласно другой особенности изобретения предложен способ преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа, в котором используют газ, содержащий сероводород, углеводород и двуокись углерода, подают газ через нагретую область с температурой около 50°С-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород, вводят водород в реакцию с двуокисью углерода, чтобы получить воду и углерод и/или сероуглероды, окисляют водород кислородом двуокиси углерода и отделяют серу, воду и углерод и/или сероуглероды от газа. Этот способ может быть отображен следующими химическими реакциями:

ХСН4(g)+8H2S(g)+4CO2(g)→хСН4(g)+8H2O(1)+S8(s)+4C(s) и/или

CH4(g)+8H2S(g)+4CO2(g)→xCH4(g)+8H2O(1)+ сероуглероды;

в которых х означает любое число, которое показывает, что соотношение газообразного углеводорода и сероводорода является переменным и не имеет значения, поскольку оно остается неизменным. Нагретую область обеспечивают с помощью нагревательного элемента, представляющего собой катализатор и/или провод высокого сопротивления.

Согласно другой особенности изобретения предложен способ восстановления водорода из сероводорода, в котором подают сероводород через нагретую область, потребляют первое количество энергии, получают водород и серу, окисляют водород воздухом или кислородом и высвобождают второе количество энергии, при этом второе количество энергии в 10-12 раз превышает первое количество энергии. Этот способ может быть отображен следующими химическими реакциями:

8H2S(g)→8H2(g)+S8(s);

8H2(g)+4O2(g)→8H2O(g)+ энергия.

Нагретую область обеспечивают с помощью нагревательного элемента, представляющего собой катализатор и/или провод высокого сопротивления.

Согласно другой особенности изобретения предложен способ получения водорода в качестве топлива, в котором газ, содержащий сероводород, хранят в резервуаре в виде сжиженного газа, используют соединенный с резервуаром реактор, имеющий нагревательный элемент, представляющий собой по меньшей мере одно из следующего: катализатор и провод высокого сопротивления, выпускают газ из резервуара в реактор, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород и отделяют серу от газа.

Согласно другой особенности изобретения предложен газ, преимущественно не содержащий загрязняющих веществ, которые удаляют способом, в котором в реактор вводят газ, содержащий сероводород и углеводород, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород и отделяют серу от газа. Нагретую область обеспечивают с помощью нагревательного элемента, представляющего собой катализатор и/или провод высокого сопротивления.

Согласно одной из дополнительных особенностей изобретения предложена система преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа, включающая реактор, в который подают газ, содержащий сероводород и углеводород, и нагревательный элемент внутри реактора, который соприкасается с газом, в результате чего образуются продукты, преимущественно не содержащие сероводород. Нагревательный элемент представляет собой катализатор и/или провод высокого сопротивления.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид в перспективе одного из примеров реактора, используемого в изобретении,

на фиг.2 показана блок-схема способа согласно изобретению,

на фиг.3 показан вид в перспективе одного из примеров реакционной камеры, используемого в изобретении,

на фиг.4 показан вид "А" в разрезе примера реакционной камеры, показанной на фиг.2,

на фиг.5 показан вид в перспективе одного из примеров реакционной системы согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

В изобретении предложен способ преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа. Эти загрязняющие вещества включают сероводород, двуокись углерода и другие нежелательные загрязняющие вещества, а газом может являться природный газ, который также именуется "высокосернистым газом", если он имеет высокое содержания сероводорода, промышленный газ, получаемый в результате очистки нефти или других промышленных процессов, или их сочетание. Основным компонентом природного газа является метан, который может являться одним из компонентов других газов, содержащих сероводород. Хотя в качестве реагента процесса указан метан, в газ могут входить любые другие углеводороды, такие как незамещенные и замещенные углеводороды, включая разветвленные или неразветвленные алканы и алкены с числом атомов углерода от C1 до С20, предпочтительно от C1 до С6, циклоалканы, циклоалкены, ароматические углеводороды или их смеси. Их примеры включают без ограничения этан, пропан, бутан, пентан, этилен и пропилен. Конкретный углеводород зависит от конкретного газа. Кроме того, природные и промышленные газы могут содержать множество других различных загрязняющих веществ и других химикатов, таких как азот и гелий, которые конкретно не перечислены в изобретении.

Термин "преимущественно" означает по меньшей мере 50%-ное удаление, но удаление может достигать 100%. В способе согласно изобретению удаляют предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 85% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 95% загрязняющих веществ.

При осуществлении способа преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа в реактор вводят газ, содержащий сероводород и другие загрязняющие вещества, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород и отделяют серу от газа. Этот способ может быть отображен следующей химической реакцией:

xCH4(g)+8H2S(g)→xCH4(g)+8H2(g)+S8(s),

в которой х означает любое число, которое показывает, что соотношение газообразного углеводорода и сероводорода является переменным и не имеет значения, поскольку оно остается неизменным.

Газ может вводиться в реактор непрерывно. До загрузки реагентов в реактор он может быть герметизирован и очищен инертным газом, таким как аргон или азот. В частности, если в реактор вводят несколько газов, газ(ы) также могут проходить через смеситель до поступления в реактор. Реактор предпочтительно представляет собой трубчатый или колонный реактор непрерывного действия, и могут использоваться несколько последовательно расположенных реакторов.

В микролабораторных масштабах может использоваться термопара, заключенная в стеклянную трубку с проводом высокого сопротивления. В средних лабораторных масштабах может осуществляться реакция колонного типа в многогорловой стеклянной колбе, горла которой оснащены подогреваемой реакционной колонной с переменной температурой для размещения наполнителя и адаптерами для добавления реагентов, контроля температуры и выхода продуктов. Реактор может быть изготовлен из жаростойкого боросиликатного или кварцевого стекла, производителями которого являются такие компании, как Pyrex®, Kimble Glass, United Glass Technologies или другие компании. Температура может измеряться термометром или термопарой посредством контакта со стеклом или другими способами, такими как бесконтактное измерение в инфракрасных лучах с лазерным наведением. Охлаждение и сбор жидких и твердых продуктов может осуществляться в колбе с помощью колонны Вигро или других средств. Охлажденные газы могут поступать через коллектор для жидкостей/твердых веществ в газовый пробоотборник и регулятор расхода.

В больших масштабах реактором может являться реактор башенного типа с насадкой или любой другой реактор множеств типов, обычно используемых для контактных реагентов. Реактор может быть футерован стеклом и/или изготовлен из устойчивых к сероводороду металлов или других материалов и также может содержать проницаемый для водорода пористый керамический материал или мембранные материалы других типов, если желательно отделять водород от потока газа. Используемая в промышленном масштабе колонна может иметь устойчивые к сероводороду металлические нагревательные/охлаждающие змеевики внутри зоны реакции, поскольку катализатор в идеале должен быть предварительно нагрет до рабочей температуры. После подачи газов в реактор и начала реакции эти же змеевики используются для отвода избыточного тепла, образующегося в ходе экзотермической реакции. В одном из вариантов осуществления реактором является покрытая катализатором колонна из проницаемой для водорода конструкционной керамики внутри сероводородного баллона для непрерывного отделения высвобождающегося водорода. Оборудование не ограничено оборудованием, описанным в заявке. Может использоваться любое оборудование при условии, что оно обеспечивает выполнение стадий способа.

Для обеспечения нагретой области в реакторе предусмотрен нагревательный элемент. Нагревательным элементом может являться любой элемент или устройство, которое обеспечивает тепло, но предпочтительно покрытая катализатором паровая труба или нагретый провод высокого сопротивления. Одним из примеров провода высокого сопротивления является никелево-хромовый провод высокого сопротивления, обычно именуемый нихромовым проводом. Для повышения скорости химической реакции в нагретой области реактора могут использоваться катализаторы. Предпочтительные катализаторы включают соединения меди, такие как карбонаты, гидроокиси, окиси или сульфиды меди, соединения ванадия, такие как окиси или сульфиды ванадия и соединения вольфрама, такие как окиси или сульфиды вольфрама и их смеси, но также может использоваться любой другой катализатор, ускоряющий реакцию. Примеры катализаторов включают без ограничения минералы, такие как малахит и азурит и химикаты, такие как пятиокись ванадия, сульфид ванадия, нихромовый провод, окиси хрома, сульфид вольфрама, окиси вольфрама, сульфит молибдена и двуокись титана. Другие катализаторы включают катализаторы, указанные в патенте US 6099819. Катализаторы могут использоваться в любой форме, включая порошки, гранулы и другие формы, применимые в заданном реакторе.

Катализатором может являться покрытие на носителе, таком как кольца или валики, или частицы, которые не являются настолько мелкими, чтобы препятствовать потоку газов через нагретый слой катализатора. Например, катализатор может состоять из ванадиевой стружки с окисленной поверхностью. Катализатор предпочтительно помещают в колонну с составом, обеспечивающим структурную устойчивость к газу, проходящему через реактор, над или в контакте с коллектором для приема или выпуска серы и очищенного газа. По желанию могут использоваться множество стадий и дополнительная фильтрация, чтобы обеспечить удаление уловленных частиц.

Давление в реакторе предпочтительно находится в пределах от атмосферного давления до 3000 фунтов/кв. дюйм (20684 кПа). Для ускорения реакции, где это применимо, может использоваться более высокое давление; также может использоваться давление ниже атмосферного. Реактор нагревают, чтобы получить нагретую область с температурой 50-700°С. Если в качестве нагревательного элемента используют катализатор, видимое отделение серы от потока газа происходит после нагретой области. При использовании катализатора, помимо провода высокого сопротивления, реакция разложения сероводорода, содержащегося в газе, протекает в интервале температур примерно от 50°С до температуры выше точки плавления серы, которая составляет около 115°С при атмосферном давлении, вплоть до около 700°С. При превышении точки плавления сера может стекать с катализатора и не покрывать его.

Если в качестве катализатора для контакта с газом используется провод высокого сопротивления, обычно требуются более высокие температуры. Температура нагретой области предпочтительно составляет 400-700°С. Также могут использоваться более высокие температуры.

В ходе осуществления способа по изобретению сероводород преобразуется в водород и серу и предпочтительно элементарный водород и элементарную серу. Предпочтительным является быстрое отделение серы от газов, чтобы высвобождающийся водород не вступал в реакцию с серой.

В одном из вариантов осуществления для удаления серы используют коллектор. Коллектором может являться накопитель, движущаяся лента, барабан или другая конструкция. Коллектор также может быть оснащен скребками или другими устройствам для удаления затвердевшей серы. Может использоваться множество стадий удаления сероводорода. Если колонна-реактор состоит из пористого материала, проницаемого для водорода и не проницаемого для газа, сероводорода или серы, такого как керамический материал с контролируемой пористостью, и колонна находится внутри другой колонны, не проницаемой для водорода и имеющей соответствующую конструкцию, водород может удаляться из газа и использоваться отдельно. Если какая-либо часть водород не отделилась от газа после реакции разложения сероводорода, газ будет укреплен водородом, будет иметь более высокое энергосодержание и будет выделять меньше двуокиси углерода при сгорании, чем газ, не подвергнутый переработке способом по изобретению.

Газообразный водород, образующийся при осуществлении способа согласно настоящему изобретению, может быть отделен от продуктов реакции посредством обычной мембранной технологии или другими средствами или может быть использован непосредственно для преобразования двуокиси углерода, присутствующей (естественным образом или специально добавленной) в газе, в воду в качестве основного продукта. При использовании способа согласно настоящему изобретению для разложения сероводорода на газ, содержащий двуокись углерода, водород, образующийся при разложении сероводорода, вступает в реакцию с двуокисью углерода в газе, в результате чего образуется вода, а также сера и углерод и/или вода и сероуглеродистые соединения, известные как сероуглероды.

Согласно другой особенности изобретения предложен способ преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа, в котором используют газ, содержащий сероводород, углеводород и двуокись углерода, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород, вводят водород в реакцию с двуокисью углерода, чтобы получить воду и углерод и/или сероуглероды, окисляют водород кислородом двуокиси углерода и отделяют серу, воду и углерод и/или сероуглероды от газа. Этот способ может быть отображен следующими химическими реакциями:

хСН4(g)+8H2S(g)+4CO2(g)→xCH4(g)+8H2O(1)+S8(s)+4C(s) и/или

xCH4(g)+8H2S(g)+4CO2(g)→xCH4(g)+8H2O(1)+ сероуглероды;

в которых х означает любое число, которое показывает, что соотношение газообразного углеводорода и сероводорода является переменным и не имеет значения, поскольку оно остается неизменным.

Двуокись углерода может уже являться компонентом газа или может быть добавлена в газ с высоким содержанием сероводорода; сероводород может уже являться компонентом газа или может быть добавлен в газ с высоким содержанием двуокиси углерода. Водород, образующийся при разложении сероводорода, вступает в реакцию с кислородом двуокиси углерода и удаляет двуокись углерода, содержащуюся в газе. Предпочтительная температура этой реакции составляет 59°С и выше, чтобы высвобождающийся водород вступал в реакцию с двуокисью углерода.

В процессе высвобождения газообразного водорода и элементарной серы из сероводорода газообразный водород сгорает или окисляется под действием кислорода и выделяет энергию, как это представлено следующими уравнениями:

H2S(g)→H2(g)+S(s) и

2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+ энергия или

8H2S(g)→8H2(g)+S8(s) и

2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+ энергия.

Как показано далее в Таблице 1, в ходе этого процесса окисления водорода выделяется примерно в 12 больше энергии, чем было потреблено в ходе первой реакции высвобождения водорода из связи с серой.

Таблица 1
Реагент + Реагент + Реагент=> Продукт + Продукт + Продукт + Энтальпия (АН) кДж/моль Свободная энергия Гиббса (AG) Спонтанная Т(К)
H2S(g)     H2(g) S(s)   20,2 33,0 -468,7
CH4(g) H2S(g)   CH4(g) H2(g) S(s) 20,2 33,0 -468,7
CH4(g) 2H2S(g) CO2(g) CH4(g) 2H2O(1) 2S(s)+C(s) и/или сероуглероды -137,8 -14,0 331,6
2H2(g) O2(g)   2H2O(g)     -483,7 -457,2 5449,0

В изобретении также предложен способ получения водорода в качестве топлива, в котором газ, содержащий сероводород, хранят в резервуаре в виде сжиженного газа, используют реактор, имеющий нагревательный элемент, который соединен с резервуаром, выпускают газ из резервуара в реактор, подают газ через нагретую область с температурой около 50-700°С, преобразуют сероводород в серу и водород, и отделяют серу от газа.

Сероводород является жидким при комнатной температуре и относительно низком давлении около 250 фунтов/кв. дюйм (1724 кПа). Его можно хранить и транспортировать, а затем преобразовывать в газообразный водород и серу в качестве побочного продукта, который может быть возвращен в повторный цикл. Кроме того, при сгорании водорода образуется только водяной пар в отличие от загрязняющих веществ, образующихся при сгорании топлива других видов.

Использование водорода в качестве топлива может быть, в частности, применимо в сфере коммунальных услуг и транспорта, поскольку водород является полностью сгорающим топливом и может храниться в виде сжиженного газа низкого давления в обычных резервуарах, таких как баллоны. Водород как таковой обладает довольно высокими реакционной способностью и воспламеняемостью. Для хранения и транспортировки водорода обычно необходимы толстостенные стальные баллоны очень высокого давления до 3000 фунтов/кв. дюйм (20684 кПа). С другой стороны, сероводород не обладает такими реакционной способностью и воспламеняемостью и может транспортироваться в тонкостенных (и, следовательно, очень мало весящих) баллонах под очень низким давлением менее 300 фунтов/кв. дюйм (2068 кПа). Баллон вмещает в 12 раз больше сероводорода, чем вмещает водорода баллон такого же размера.

В этом варианте осуществления реактор может являться частью резервуара или может быть соединен с резервуаром шлангом или другим устройством для подачи газообразного сероводорода. Если желателен газообразный водород, поток сероводорода 80 поступает в камеру 51, устойчивую к сероводороду, сере и водороду и не проницаемую для сероводорода, серы и водорода, и контактирует с покрытой катализатором нагретой областью 52, которая также является проницаемой для водорода мембраной, которая не проницаема для сероводорода и серы. Водород 81 высокой степени чистоты поступает через проницаемую для водорода мембрану и выходит из бака реактора через направляющую трубу. В этом варианте осуществления нагрев нагретой областью 52 осуществляют посредством нихромового провода 61. С целью дополнительного удаления сероводорода также может осуществляться окончательная фильтрация через другую проницаемую для водорода мембрану. Кроме того, для удаления следов сероводорода также может использоваться слой абсорбирующего сероводород материала. Сера может накапливаться под дном реактора.

В изобретении также предложен газ, преимущественно не содержащий загрязняющих веществ, которые удаляют описанными выше способами, и система для преимущественного удаления загрязняющих веществ из газа. Как показано на фиг.2, система имеет источник 1 подачи по меньшей мере сероводорода и углеводорода в реактор 3. Реактор 3 имеет нагревательный элемент, содержащий катализатор и/или провод высокого сопротивления. Для смешивания газов, поступающих из источника 1, может быть предусмотрен смеситель 2, такой как неподвижный смеситель. Продукты реактора 3 преимущественно не содержат сероводород и включают преимущественно не содержащий серу газ 4 и серу 5. Продуктом также может являться вода.

Хотя способ по изобретению может осуществляться в любой установке или системе, способной выполнять и применимой для выполнения каждой из стадий описанного способа, способ предпочтительно осуществляют с использованием предпочтительных вариантов описанной системы. Соответственно, терминология, которая используется и определения которой даны в изобретении применительно к одним способу и системе, в равной мере применима к другим способу и системе.

Далее приведены примеры, чтобы проиллюстрировать способ, систему и получаемый газ согласно изобретению. Эти примеры имеют целью помочь специалистам в данной области техники в понимании изобретения. Тем не менее изобретение ни коей мере не ограничено ими.

Примеры

Пример 1

Способ удаления сероводорода из природного газа

По центру трубки 130 из стекла Pyrex® длиной 20 см с НД 7 мм и внутренним диаметром (ВД) приблизительно 5 мм и трубки "Т" 140 из стекла Pyrex®, с противоположных сторон снабженной соответствующими резьбовыми адаптерами 145, поместили термопару 110, заключенную в трубку 120 из стекла Pyrex® с наружным диаметром (НД) 3 мм (для измерения температуры реакции), в результате чего образовалась мини-реакционная камера 150, показанная на фиг.3 и 4. Часть наружной поверхности 7-мм стеклянной трубки 130 обернули спиралью из нихромового провода 160 высокого сопротивления, состоящего на 75% из никеля и на 25% из хрома, с расстоянием около 2 мм между витками спирали, а температуру нагревательного элемента в этой реакционной камере регулировали с помощью лабораторного реостата.

С третьей стороны 165 трубки "Т" 140 в реакционную трубку 130 подавали контрольные газы. Осуществили испытания с использованием катализаторов, в ходе которых катализатор (не показан) поместили в пространство между стеклянной трубкой 120 термопары и внутренней поверхностью реакционной стеклянной трубки 130. Создали мини-реактор путем установки реакционной трубки 130 слегка вниз под углом около 10 градусов относительно горизонтали и предотвращения перемещения вниз катализатора с помощью пористого стопора 125 из стекловолокна, как это показано на фиг.3. Для регулирования расхода газа на выходе из реакционной трубки 130 использовали кусок четвертьдюймовой трубки (гибкой трубки) ГО Tygon ® 170, один конец которой прикрепили к нижнему концу стеклянной реакционной трубки 130, а противоположный конец соединили со стеклянным барботером или расходомерной трубкой (не показана). При использовании в этой установке контрольных газов, представлявших собой смесь природного газа и сероводорода, и пятиокиси ванадия в качестве катализатора, на выходе из реактора при температуре от около 115 до 700°С и атмосферном давлении отсутствовал сероводород, улавливаемый органами обоняния человека, т.е. его содержание в частях на миллиард было очень низким (концентрация 4,7 мдрд-1 обычно считается улавливаемой органами обоняния человека).

Без использования катализатора реакция не наблюдалась. При замене химического катализатора нихромовым проводом высокого сопротивления, помещенным внутрь стеклянной трубки, а не снаружи, наблюдалась такая же реакция, но при температурах около 400°С и выше.

Пример 2

Способ удаления сероводорода и двуокиси углерода из природного газа

По центру трубки 130 из стекла Pyrex® длиной 20 см с НД 7 мм и внутренним диаметром (ВД) приблизительно 5 мм и трубки "Т" 140 из стекла Pyrex®, с противоположных сторон снабженной соответствующими резьбовыми адаптерами 145, поместили термопару 110, заключенную в трубку 120 из стекла Pyrex® с наружным диаметром (НД) 3 мм (для измерения температуры реакции), в результате чего образовалась мини-реакционная камера 150. Часть наружной поверхности 7-мм стеклянной трубки 130 обернули спиралью из нихромового провода 160 высокого сопротивления, состоящего на 75% из никеля и на 25% их хрома, с расстоянием около 2 мм между витками спирали, а температуру нагревательного элемента в этой реакционной камере регулировали с помощью лабораторного реостата.

С третьей стороны 165 трубки "Т" 140 в реакционную трубку 130 подавали контрольные газы. Осуществили испытания с использованием катализаторов, в ходе которых катализатор (не показан) поместили в пространство между стеклянной трубкой 120 термопары и внутренней поверхностью реакционной стеклянной трубки 130. Создали мини-реактор путем установки реакционной трубки 130 слегка вниз под углом около 10 градусов относительно горизонтали и предотвращения перемещения вниз катализатора с помощью пористого стопора 125 из стекловолокна. Для регулирования расхода газа на выходе из реакционной трубки 130 использовали кусок четвертьдюймовой трубки (гибкой трубки) ID Tygon ® 170, один конец которой прикрепили к нижнему концу стеклянной реакционной трубки 130, а противоположный конец соединили со стеклянным барботером или расходомерной трубкой (не показана). При использовании в этой установке контрольных газов, представлявших собой смесь природного газа, сероводорода и двуокиси углерода, в соотношении 2 моль сероводорода на 1 моль двуокиси углерода, и малахита в качестве катализатора, на выходе из реактора при температуре от около 115 до 300°С и атмосферном давлении отсутствовал сероводород, улавливаемый органами обоняния человека, т.е. его содержание в частях на миллиард было очень низким (концентрация 4,7 млрд-1 обычно считается улавливаемой органами обоняния человека).

Без использования катализатора реакция не наблюдалась. При замене химического катализатора нихромовым проводом высокого сопротивления, помещенным внутрь стеклянной трубки, а не снаружи, наблюдалась такая же реакция, но при температурах около 400°С и выше.

Пример 3

Способ восстановления водорода из сероводорода

По центру трубки 130 из стекла Pyrex® длиной 20 см с НД 7 мм и внутренним диаметром приблизительно 5 мм и трубки "Т" 140 из стекла Pyrex®, с противоположных сторон снабженной соответствующими резьбовыми адаптерами 145, поместили термопару 110, заключенную в трубку 120 из стекла Pyrex® с наружным диаметром (НД) 3 мм (для измерения температуры реакции), в результате чего образовалась мини-реакционная камера 150. Часть наружной поверхности 7-мм стеклянной трубки 130 обернули спиралью из нихромового провода 160 высокого сопротивления, состоящего на 75% из никеля и на 25% их хрома, с расстоянием около 2 мм между витками спирали, а температуру нагревательного элемента в этой реакционной камере регулировали с помощью лабораторного реостата.

С третьей стороны 165 трубки "Т" 140 в реакционную трубку 130 подавали контрольные газы. Осуществили испытания с использованием катализаторов, в ходе которых катализатор (не показан) поместили в пространство между стеклянной трубкой 120 термопары и внутренней поверхностью реакционной стеклянной трубки 130. Создали мини-реактор путем установки реакционной трубки 130 слегка вниз под углом около 10 градусов относительно горизонтали и предотвращения перемещения вниз катализатора с помощью пористого стопора 125 из стекловолокна. Для регулирования расхода газа на выходе из реакционной трубки 130 использовали кусок четвертьдюймовой трубки (гибкой трубки) ID Tygon ® 170, один конец которой прикрепили к нижнему концу стеклянной реакционной трубки 130, а противоположный конец соединили со стеклянным барботером или расходомерной трубкой (не показана). При использовании в этой установке сероводорода в качестве контрольного газа и пятиокиси ванадия в качестве катализатора получили водород, не имевший запаха сероводорода.

Без использования катализатора реакция не наблюдалась. При замене химического катализатора нихромовым проводом высокого сопротивления, помещенным внутрь стеклянной трубки, а не снаружи, наблюдалась такая же реакция, но при температурах около 400°С и выше.

Пример 4

Способ удаления сероводорода из газа в более крупных лабораторных масштабах

Как показано на фиг.5, использовали заполненную катализатором вертикальную боросиликатную колонну 230 с НД 25 мм производства компании United Glass Technologies, Inc. В колонну 230 и трубку "Т" 240 с соответствующими резьбовыми адаптерами 245 поместили термопару 210, заключенную в стеклянную трубку 220, в результате чего образовалась реакционная камера 250. Часть наружной поверхности колонны 230 обернули спиралью нихромового провода высокого сопротивления 260.

С третьей стороны 265 трубки "Т" 240 в колонну 230 подавали контрольные газы. Перемещение катализатора вниз предотвращали посредством пористого стопора из стекловолокна 225. Поток газа, выходящий из колонны 230, поступал в накопитель 270, представлявший собой сужающуюся колбу 3 объемом 500 см3 из боросиликатного стекла Wilmad®. Для отбора проб продукта использовали глазную пипетку 275. Для конденсации воды и серы использовали пару заключенных в кожух конденсаторов 280, по наружным кожухам которых циркулировала сильно охлажденная вода. Два адаптера 246 удерживали ротаметр 290, который представляет собой расходомер для визуального контроля потока газа, выходящего из реактора. Для последовательного соединения с газоанализатором и другим реактором использовали вторую трубку "Т" 241.

В описанном проточном реакторе непрерывного действия сероводород и двуокись углерода (в соотношении 2 моль H2S на 1 моль CO2), составлявшие 50% газовой смеси, и метан, составлявший остальные 50% газовой смеси, ввели в реакцию, которая после кратковременного контакта с малахитом в качестве катализатора при температуре 154°С продолжалась до завершения примерно на 99,89%. Жидкие и твердые продукты (воду, серу и углерод) собрали в трехгорлую колбу с круглым дном, помещенную под колонну, а очищенный метан в виде непрерывного потока выпускали из колбы через низкотемпературный конденсатор в газовый хроматограф (отбор проб осуществляли приблизительно каждые 40 мин). Было установлено, что с термодинамической точки зрения эта реакция является благоприятной при комнатной и более высокой температуре, и протекает исключительно быстро с резким уменьшением объема и повышением температуры, поскольку является экзотермической.

Хотя изобретение подробно описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что в него могут быть внесены различные изменения и усовершенствования, не выходящие за пределы существа и объема изобретения. Таким образом, подразумевается, что такие усовершенствования и варианты охраняются настоящим изобретением при условии, что они входят в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

1. Способ получения водорода из потока газа, содержащего сероводород или сероводород и диоксид углерода, согласно которому:
а) в камеру вертикального реактора вводят поток указанного газа, при этом указанная камера реактора содержит внешнюю цилиндрическую оболочку, определяющую реакционную камеру, а указанная реакционная камера включает зону нагрева, мембрану и конденсатор серы, а указанный реактор содержит:
i. впускное отверстие для ввода потока газа в реакционную камеру;
ii. зону нагрева, расположенную в реакционной камере и приспособленную для контакта с указанным потоком газа, при этом указанная зона нагрева содержит катализатор, выбранный из группы, включающей азурит, малахит и металл, содержащий 75% никеля и 25% хрома;
iii. мембрану, представляющую собой керамическую мембрану, расположенную в реакционную камере, при этом указанная керамическая мембрана является проницаемой для водорода, но непроницаема для сероводорода и паров серы, а пропуск потока определяется содержимым мембраны, сообщающейся с первым выпускным отверстием;
iv. конденсатор серы, расположенный в реакционной камере ниже мембраны и сообщающийся со вторым выпускным отверстием;
v. отверстие для выпуска газа, сообщающееся с реакционной камерой;
б) подвергают сероводород или, необязательно, сероводород и диоксид углерода, реакции в зоне нагрева при температуре от 400 до 700°C, при которой конверсия сероводорода составляет по меньшей мере 95%, с получением в реакционной камере водорода и паров серы и, необязательно, воды;
в) непрерывно и немедленно удаляют водород через указанную мембрану и отводят полученный водород через первое выпускное отверстие;
г) непрерывно конденсируют пары серы на конденсаторе серы с получением серы в виде жидкости, которую отводят через второе выпускное отверстие; и
д) отводят отработанный в реакторе газ из реакционной камеры через отверстие для выпуска газа, при этом указанный отработанный в реакторе газ по существу не содержит сероводород и серу.

2. Способ по п. 1, в котором отработанный в реакторе газ содержит не детектируемое количество сероводорода (менее 4,7 млрд-1).

3. Способ по п. 1, в котором указанный газ представляет собой природный газ.

4. Способ по п. 1, в котором указанный реактор содержит одну или более камер реактора, соединенных последовательно.

5. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор представлен в форме порошка или гранул.

6. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор размещен на носителе.

7. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор содержит азурит.

8. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор содержит малахит.

9. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор содержит металл, содержащий 75% никеля и 25% хрома.

10. Способ по п. 1, в котором давление в камере реактора составляет примерно от атмосферного давления до давления 20684 кПа.

11. Способ по п. 1, в котором поток газа содержит до 90% сероводорода.

12. Способ по п. 1, в котором поток газа содержит смесь природного газа, сероводорода и диоксида углерода, при этом сероводород присутствует в соотношении 2 моль к 1 моль диоксида углерода, а указанный катализатор содержит малахит, что обеспечивает получение отработанного в реакторе газа, содержащего не детектируемое количество сероводорода (менее 4,7 млрд-1).

13. Способ по п. 1, в котором указанный катализатор содержит малахит, а конверсия сероводорода составляет по меньшей мере 99,9%.

14. Реактор для непрерывной и, по существу, полной конверсии сульфида водорода в водород и серу в виде жидкости в одной вертикальной камере реактора, при этом указанная камера реактора содержит внешнюю цилиндрическую оболочку, определяющую реакционную камеру, а указанная реакционная камера включает зону нагрева, мембрану и конденсатор серы, а указанный реактор содержит:
i. впускное отверстие для ввода потока газа в реакционную камеру;
ii. зону нагрева, расположенную в реакционной камере и приспособленную для контакта с указанным потоком газа, при этом указанная зона нагрева содержит катализатор, выбранный из группы, включающей азурит, малахит и металл, содержащий 75% никеля и 25% хрома;
iii. мембрану, представляющую собой керамическую мембрану, расположенную в реакционную камере, при этом указанная керамическая мембрана является проницаемой для водорода, но непроницаема для сероводорода и паров серы, а пропуск потока определяется содержимым мембраны, сообщающейся с первым выпускным отверстием;
iv. конденсатор серы, расположенный в реакционную камере ниже мембраны и сообщающийся со вторым выпускным отверстием;
v. отверстие для выпуска газа, сообщающееся с реакционной камерой.

15. Реактор по п. 14, дополнительно содержащий коллектор, сообщающийся с реакционной камерой, для удаления серы из реактора.

16. Реактор по п. 15, в котором указанным коллектором является приемный резервуар, движущаяся лента или барабан.

17. Реактор по п. 14, в котором указанная камера реактора содержит термоустойчивое боросиликатное или кварцевое стекло.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термической обработки. Для сокращения потребления энергии при проведении непрерывного отжига стали и её травления осуществляют обработку стали, которую подвергают отжигу в печи (2) и травлению в травильной ванне (3), при этом отходящий газ травильной ванны (3) нагревают до рабочей температуры катализатора и подают на катализатор (5) для уменьшения концентрации оксидов азота, а отходящий газ, пропускаемый через катализатор (5), подают по меньшей мере в одну нагревательную горелку (20) печи (2) для отжига в качестве воздуха для горения.

Изобретение относится к устройству очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания. Предложено устройство очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, очищающее выхлопной газ в первом выпускном канале и втором выпускном канале, которые проходят от двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу разложения и/или удаления опасных веществ в газообразной и/или жидкой фазах с использованием фотокаталитического материала. Способ удаления газообразного опасного вещества, содержащего сильно концентрированные оксиды азота и оксиды серы, в окружающей среде, содержащей опасное вещество, включает: удаление оксидов азота посредством использования водного раствора аминового соединения в качестве химикалия в первичном устройстве и удаление оксидов серы посредством использования способа разложения, в котором во вторичном устройстве присутствуют фотокаталитический материал и разбавленный раствор пероксида водорода.
Изобретение относится к сложному оксиду, который может использоваться в качестве катализатора, функциональной керамики, твердого электролита для топливных элементов, абразива и подобного, особенно подходящего для применения как сокаталитического материала в катализаторах очистки выхлопных газов автомобиля, а также относится к способу получения сложного оксида и катализатора для очистки выхлопных газов, использующего сложный оксид.

Изобретение относится к способу обработки серосодержащего газа и к катализатору гидрирования, используемому для этого. Описан катализатор гидрирования, который включает в качестве активного компонента оксид никеля, оксид кобальта, а также оксид молибдена или оксид вольфрама.

Изобретение может быть использовано в устройствах для очистки отработанных газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Устройство (1) для очистки отработанного газа (ОГ) имеет компонент (2) очистки ОГ, который выполнен проточным в направлении (3) потока от стороны (4) набегающего потока к стороне (5) стекающего потока.

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасной работы теплообменных контуров ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. Устройство для выведения водорода из бескислородных газовых сред включает корпус 1, размещенную внутри него реакционную камеру 3, охватывающую распределительный трубопровод 2 и имеющую по меньшей мере одну перфорированную секцию 4, заполненную гранулами 5 из кислородсодержащего материала, трубопровод 7 подачи бескислородной газовой среды, содержащей водород, в реакционную камеру и трубопровод 8 подачи кислородсодержащей газовой среды в корпус для восстановления окислительных свойств кислородсодержащего материала, подсоединенные к входному патрубку 2, выходной трубопровод 9 для отвода обработанной газовой среды из реакционной камеры и систему переключения режимов работы, содержащую три запорных вентиля: первый 10 из которых установлен в трубопроводе 7 подачи водородсодержащей бескислородной газовой среды, второй 11 - в трубопроводе 8 подачи кислородсодержащей газовой среды и третий 12 - в выходном трубопроводе 9.

Изобретение относится к способу получения катализатора путем покрытия ячеистых тел кристаллическим слоем металла с каталитическими свойствами. Перед нанесением покрытия на поверхности ячеистых тел кристаллического слоя металла упомянутые поверхности предварительно покрывают порошком из драгоценных металлов, имеющим размер частиц <10 мкм.

Изобретение относится к области неорганической химии, каталитической и фотокаталитической очистке газов, в т.ч. воздуха.

Изобретение относится к области неорганической химии. Способ комбинированной плазмо-фотохимической очистки воздуха от молекулярных загрязнителей, включающий улавливание грубодисперсных частиц механическим фильтром грубой очистки, активацию газа посредством его пропускания через зону коронного разряда с образованием радикалов и озона, интенсивное окисление молекулярных загрязнителей на поверхности каталитического фильтра, фотоокисление с разложением уловленных примесей под действием ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 0,38 мкм на поверхности фотокаталитического фильтра с нанесенным на воздухопроницаемый носитель фотокатализатором и сорбцию остатков кислородсодержащих молекулярных соединений и промежуточных продуктов окисления в порах фильтра из активированного угля, отличающийся тем, что интенсивное окисление молекулярных загрязнителей осуществляют гибридным катализатором на основе диоксида титана TiO2 и диоксида марганца MnO2 перед стадией фотоокисления.
Изобретение относится к сложным оксидам и способам их получения. Предложен сложный оксид, содержащий церий и, по меньшей мере, один из редкоземельных элементов-металлов, исключая церий и включая иттрий, в массовом соотношении от 85:15 до 99:1 в пересчете на оксиды, и который дополнительно содержит кремний в количестве от более чем 0 мас.ч. до не более чем 20 мас.ч. в пересчете на SiO2 по отношению к 100 мас.ч. суммарной массы церия и, по меньшей мере, одного из редкоземельных элементов-металлов, исключая церий и включая иттрий, где сложный оксид имеет удельную поверхность не менее чем 40 м2/г при измерении методом BET после обжига при 900°C в течение 5 часов, и способность к восстановлению не менее чем 30% при вычислении по результатам измерения восстановления при программируемой температуре от 50°C до 900°C, после обжига при 1000°C в течение 5 часов. Предложены также способы получения сложного оксида и катализатор очистки отработавших газов с использованием сложного оксида. Технический результат - предложенный сложный оксид способен сохранять большую удельную поверхность даже при использовании в условиях высокой температуры и обладает превосходной термостойкостью и способностью к восстановлению. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 18 пр.
Изобретение относится к катализатору для каталитического разложения закиси азота и к его применению для удаления закиси азота из газовых смесей, особенно для удаления выбросов заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты. Катализатор содержит смешанные оксиды кобальта, марганца и редкоземельных металлов и имеет состав, выраженный в процентах по массе CoO, MnO и оксида переходного металла в самом низком валентном состоянии: MnO 38-56%, CoO 22-30%, оксид редкоземельного металла 22-32%. Изобретение обеспечивает эффективное разложение закиси азота. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к каталитическим композициям, применяемым в качестве катализаторов или носителей для катализаторов, в частности катализаторов для очистки серосодержащих газов, и может найти применение в процессах очистки серосодержащих газов на предприятиях газовой, нефтяной, химической промышленности, металлургии. Каталитическая композиция имеет следующий состав, мас.%: оксид алюминия - 2,0-77,0; оксид и/или сульфат щелочноземельного металла - 1,0-6,0; сульфат-ион - 2,0-9,0; диоксид титана - остальное. В качестве оксидного компонента титана каталитическая композиция включает модифицированный сульфатированный диоксид титана, который получен смешением по крайней мере одного оксида и/или сульфата щелочноземельного металла с гидратированным сульфатированным диоксидом титана с последующей гидротермальной обработкой при температуре 50-120°C и высушиванием. Способ получения каталитической композиции включает указанное выше модифицирование соединения титана, где далее полученный модифицированный сульфатированный диоксид титана сушат, подвергают его механохимической активации и смешивают с гидроксидными соединениями алюминия или модифицированный сульфатированный диоксид титана смешивают с гидроксидными соединениями алюминия с проведением совместной механохимической активации. К полученному продукту добавляют порообразующие добавки и связующее, проводят формование, сушку и термообработку при температуре 300-700°C. Предлагаемая композиция позволяет получать катализаторы для гетерогенных реакций, имеющие различный состав, который можно формировать в зависимости от применения и условий эксплуатации. Технический результат - разработка каталитической композиции на основе оксидов алюминия и диоксида титана с различным соотношением оксида алюминия и диоксида титана с повышенной механической прочностью, термической и гидротермической стабильностью и экологичного способа ее получения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 табл., 15 пр.

Изобретение относится к фильтру для твердых частиц, который установлен в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: фильтр для твердых частиц, ограниченный пористыми разделительными стенками, имеющими поры, размер которых обеспечивает пропускание через них золы и зольных агрегатов. В фильтре покровный слой, имеющий меньшие поры, чем поры разделительных стенок, предусмотрен в области разделительных стенок от его стороны впуска до положения перед его стороной выпуска. Толщина пористого покровного слоя постепенно уменьшается от стороны впуска пористого покровного слоя по направлению к стороне выпуска пористого покровного слоя. Техническим результатом изобретения является подавление осаждения золы в пристеночном проточном фильтре для твердых частиц и одновременное ограничение перепадов скорости улавливания твердых частиц. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к катализатору для очистки газовых выбросов от оксидов азота и углерода (II), содержащему комплекс переходного металла, нанесенного на носитель из оксида алюминия. При этом в качестве переходного металла выбрано комплексное соединение меди - 3-(2-гидроксибензоил)-2Н-хромен-2-она, раствором которого пропитывают носитель, при следующем содержании компонентов, мас.%: комплексное соединение меди 3-(2-гидроксибензоил)-2Н-хромен-2-она - 0,1-0,3; оксид алюминия - остальное. Технический результат заключается в обеспечении 100 % обезвреживания газовых выбросов от токсичных примесей оксида азота и углерода (II), начиная уже с температуры 150°C при упрощении технологии приготовления. 1 табл., 1 ил., 5 пр.

Изобретение относится к способу удаления N2O и NOx из отходящих газов. Секция deNOx проводится после секции deN2O при температуре на входе ≤ 400°C, исходный газ для секции deN2O содержит воду и имеет выбранное отношение N2O/NOx. Рабочие параметры: температура, давление и объемная скорость в секции deN2O выбираются так, чтобы получить разложение N2O от 80 до 98%. В этих условиях следующая секция deNOx может работать в оптимальном режиме. Устройство содержит устройство (2) регулирования содержания воды в газе (1), содержащем NOx и N2O; секцию deN2O (3) для снижения содержания N2O в газовом потоке, содержащую наполненный железом цеолитный катализатор; устройство охлаждения (4) для охлаждения газового потока (5), выходящего из секции deN2O; секцию deNOx (6), содержащую SCR-катализатор, для снижения содержания NOx в газовом потоке, и линии подачи (7) для ввода восстановителя NOx в газовый поток (5), выходящий из секции deN2O. Технический результат: эффективное удаление N2O и NOx из газов. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к сложному оксиду, содержащему оксид церия, оксид редкоземельного металла, отличного от церия, по меньшей мере один оксид, выбранный из оксида алюминия и оксида циркония; и оксид кремния, при этом редкоземельный металл, отличный от церия, выбран из иттрия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и смесей двух или более из них, церий и упомянутые другие элементы, отличные от церия, и кремний присутствуют в массовом соотношении от 85:15 до 99:1, в пересчете на оксиды; содержание кремния составляет 1-20 частей по массе, в пересчете на SiO2, на суммарные 100 частей по массе упомянутых других элементов, отличных от кремния, в пересчете на оксиды, и характеризующийся тем, что при проведении измерения температурно-программированного восстановления (TPR) в атмосфере 10% водорода - 90% аргона при температуре 50-900°C при скорости повышения температуры 10°C/мин с последующей окислительной обработкой при температуре 500°C в течение 0,5 часа, после чего измерение температурно-программированного восстановления проводится снова, его вычисленная степень восстановления при температуре 400°C и ниже составляет по меньшей мере 2,0%, после трехкратного повторения упомянутых измерений температурно-программированного восстановления и окислительной обработки его удельная поверхность по методу BET составляет по меньшей мере 30 м2/г, причем скорость восстановления вычисляют согласно следующему уравнению: степень восстановления (%) = измеренное поглощение водорода образцом при температуре 400°C и ниже (мкмоль/г)/теоретическое поглощение водорода оксидом церия в образце (мкмоль/г) × 100. Также изобретение относится к способам (вариантам) получения заявленного сложного оксида и к катализатору очистки выхлопных газов, снабженному сложным оксидом. Технический результат заключается в получении сложного оксида, пригодного для получения катализаторов очистки выхлопных газов, характеризующегося отличной теплостойкостью. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к катализатору на носителе, предназначенному для селективного окисления соединений серы в остаточном газе от процесса Клауса или в потоках с эквивалентным содержанием элементарной серы или диоксида серы (SO2). Также изобретение относится к способу изготовления катализатора и способу селективного окисления соединений серы до элементарной серы с использованием катализатора. Катализатор состоит из носителя и каталитически активного материала. Носитель включает оксид алюминия, диоксид кремния, смешанный оксид алюминия и кремния или их смеси. Активный материал состоит из оксида кобальта, который нанесен на носитель. Содержание кобальта в катализаторе составляет 0,05-2 мас.% в расчете на суммарную массу материала носителя. Катализатор имеет удельную поверхность 10-150 м2/г, пористость 0,05-10 см3/г, средний диаметр пор 2-50 нм, прочность на раздавливание 29,43 Н. Технический результат - повышение активности и селективности катализатора. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 пр.
Группа изобретений относится к химической промышленности. Осуществляют каталитическое окисление NH3 кислородом в реакторе с получением технологического газа, содержащего NOx. Технологический газ для разложения N2O пропускают через первый слой катализатора. В абсорбционной колонне NOx взаимодействует с абсорбентом с образованием остаточного газа, содержащего NOx и N2O. В остаточном газе содержание N2O составляет >100 частей на млн по объему, а молярное соотношение N2O/ NOx >0,25. К остаточному газу добавляют NH3 и пропускают через второй слой катализатора. На выходе концентрация NOx составляет <40 частей на млн по объему. Второй слой катализатора включает по меньшей мере один содержащий железо цеолитный катализатор. Давление, температуру и объемную скорость выбирают таким образом, чтобы концентрация N2O составляла <200 частей на млн. Обеспечивается высокая степень разложения N2O и NOx при исключении выделения аммиака в поток отработанного газа. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к катализатору для очистки отработавших газов, выпускаемых из двигателя внутреннего сгорания. Катализатор включает основной материал со множеством внутренних поверхностей стенок, сформированных множеством сквозных отверстий. Каждое из сквозных отверстий имеет центральную ось. Отверстия проходят сквозь основной материал от первой торцевой поверхности ко второй торцевой поверхности. На множестве внутренних поверхностей стенок сформировано множество каталитических слоев. Каждый из каталитических слоев подразделяется на первую область, пролегающую от первой торцевой поверхности ко второй торцевой поверхности на заданное расстояние, вторую область, пролегающую от второй торцевой поверхности к первой торцевой поверхности на заданное расстояние и третью область, расположенную между первой и второй областями. Каталитический слой сформирован таким образом, что расстояние (h1) от центральной оси сквозного отверстия до внутренней поверхности каталитического слоя в первой области каталитического слоя меньше, чем расстояние (h3) от центральной оси сквозного отверстия до внутренней поверхности каталитического слоя в третьей области каталитического слоя, но больше, чем расстояние (h2) от центральной оси сквозного отверстия до внутренней поверхности каталитического слоя во второй области. Технический результат - получение катализатора, обеспечивающего высокую результативность очистки отработавшего газа. 3 з.п. ф-лы, 19 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-11-20 2015-11-19T21:03:43
Наверх