[go: up one dir, main page]

RU2405738C2 - Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst - Google Patents

Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst Download PDF

Info

Publication number
RU2405738C2
RU2405738C2 RU2008141014/05A RU2008141014A RU2405738C2 RU 2405738 C2 RU2405738 C2 RU 2405738C2 RU 2008141014/05 A RU2008141014/05 A RU 2008141014/05A RU 2008141014 A RU2008141014 A RU 2008141014A RU 2405738 C2 RU2405738 C2 RU 2405738C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
mixture
temperature
catalyst
copper
Prior art date
Application number
RU2008141014/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008141014A (en
Inventor
Людмила Александровна Тюрина (RU)
Людмила Александровна Тюрина
Владимир Валентинович Смирнов (RU)
Владимир Валентинович Смирнов
Ирина Геннадиевна Тарханова (RU)
Ирина Геннадиевна Тарханова
Михаил Геннадьевич Гантман (RU)
Михаил Геннадьевич Гантман
Вера Ивановна Романова (RU)
Вера Ивановна Романова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Старт-Катализатор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Старт-Катализатор" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Старт-Катализатор"
Priority to RU2008141014/05A priority Critical patent/RU2405738C2/en
Publication of RU2008141014A publication Critical patent/RU2008141014A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405738C2 publication Critical patent/RU2405738C2/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: sulphur is obtained via oxidation of hydrogen sulphide contained in gas streams with oxygen or air in a layer with a fixed or fluidised bed of heterogeneous catalyst on a silicon-containing support at 180-320°C in molar ratio oxygen: hydrogen sulphide equal to 0.5-5. The catalyst contains phosphates or fluorides or borates or a mixture of these metal salts selected from: iron, cobalt, nickel, copper or mixture thereof, and contains hydroxyl groups in amount of 0.05-20 mcmol/g. In the first version, powder of the silicon-containing support is pre-treated with phosphoric acid or hydrofluoric acid or boric acid while stirring. Granules are then formed, dried, calcined and saturated with a salt solution of a metal selected from: iron, cobalt, nickel, copper or mixture thereof. In the second version, powder of the silicon-containing support is mixed with a salt solution of a metal selected from: iron, cobalt, nickel, copper or mixture thereof, and then treated with phosphoric or hydrofluoric or boric acid, followed by formation of granules, drying and calcination. In the third version, the silicon-containing support is granulated, dried and calcined, treated with phosphoric or hydrofluoric or boric acid and then saturated with a salt of a metal selected from: iron, cobalt, nickel, copper or mixture thereof and then calcined again.
EFFECT: invention increases output of sulphur.
7 cl, 2 tbl

Description

Изобретение предназначено для использования в газоперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, и относится к процессам получения серы из промышленных газов, содержащих сероводород, путем селективного окисления последнего в серу в присутствии катализатора.The invention is intended for use in the gas processing, petrochemical and chemical industries, and relates to processes for producing sulfur from industrial gases containing hydrogen sulfide by selective oxidation of the latter to sulfur in the presence of a catalyst.

В промышленности перерабатываемые газы довольно часто содержат 1-3 и более об.% H2S и до 40 об.% водяных паров.In industry, processed gases quite often contain 1-3 or more vol.% H 2 S and up to 40 vol.% Water vapor.

Известен способ очистки отходящих газов ["Improved Claus sulphur recovery: Keeping abreast of the regulations". Sulphur, 1994, №231, p.35-59], включающий превращение всех серосодержащих соединений в сероводород на первой стадии и последующую переработку сероводорода на второй стадии согласно реакции:A known method of purification of exhaust gases ["Improved Claus sulphur recovery: Keeping abreast of the regulations". Sulfur, 1994, No. 231, p. 35-59], including the conversion of all sulfur-containing compounds to hydrogen sulfide in the first stage and the subsequent processing of hydrogen sulfide in the second stage according to the reaction:

Figure 00000001
Figure 00000001

Реакция (1) протекает в газовой фазе в присутствии твердого катализатора. Практическая реализация этой реакции с достижением высокого выхода серы затрудняется рядом причин. Можно ожидать снижения выхода серы за счет протекания на поверхности катализатора побочных реакций:Reaction (1) proceeds in the gas phase in the presence of a solid catalyst. The practical implementation of this reaction with the achievement of a high sulfur yield is hindered by a number of reasons. We can expect a decrease in sulfur yield due to the occurrence of side reactions on the catalyst surface:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Пары воды, присутствующие в перерабатываемых газах, отрицательно влияют на выход серы, способствуя протеканию обратимой реакции Клауса и уменьшению выхода серы:Water vapor present in the processed gases adversely affects the sulfur output, contributing to the reversible Klaus reaction and a decrease in sulfur output:

Figure 00000004
Figure 00000004

В условиях окисления сероводорода в серу на оксидных катализаторах возможно образование на их поверхности сульфидов металлов. Последние, согласно литературным данным [Sakaeva N.S., Varnek V.A., Bukhtiyarova G.A., Anufrienko V.F., Sobolev E.A and Zolotovskii B.P. Mossbauer Spectroscopy Study of Alumina-supported Iron-containing Catalysts for Hydrogen Sulfide Oxidation // React. Kinet. Catal. Lett. - V.70. - 1. - 2000. - P.169-176], катализируют реакцию образования SO2 (3), что ведет к снижению выхода серы.Under conditions of oxidation of hydrogen sulfide to sulfur on oxide catalysts, the formation of metal sulfides on their surface is possible. The latter, according to the literature [Sakaeva NS, Varnek VA, Bukhtiyarova GA, Anufrienko VF, Sobolev EA and Zolotovskii BP Mossbauer Spectroscopy Study of Alumina-supported Iron-containing Catalysts for Hydrogen Sulfide Oxidation // React. Kinet. Catal. Lett. - V.70. - 1. - 2000. - P.169-176], catalyze the reaction of formation of SO 2 (3), which leads to a decrease in the yield of sulfur.

Поверхностные ОН-группы, присутствующие в составе активного катализатора, согласно литературным данным [Berben P.H. Selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur on alumina supported catalysts (Selectieve oxidatie van waterstof sulfide naar zwaler over katalysatoren op basis van aluminium oxide). - Proefschrift. 12 feb., 1992, Nederlands. - 1992], также способствуют протеканию реакции Клауса (4).Surface OH groups present in the active catalyst, according to published data [Berben P.H. Selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur on alumina supported catalysts (Selectieve oxidatie van waterstof sulfide naar zwaler over katalysatoren op basis van aluminum oxide). - Proefschrift. 12 feb., 1992, Nederlands. - 1992], also contribute to the course of the Klaus reaction (4).

Дополнительные трудности возникают при получении серы из попутных нефтяных газов, содержащих, наряду с сероводородом, значительное количество меркаптанов. Окисление последних приводит к образованию жидких диалкилдисульфидов, загрязняющих получаемую серу.Additional difficulties arise when obtaining sulfur from associated petroleum gases, containing, along with hydrogen sulfide, a significant amount of mercaptans. Oxidation of the latter leads to the formation of liquid dialkyl disulfides, polluting the resulting sulfur.

Проблема очистки газов от сероводорода путем селективного окисления его в серу сводится к созданию катализатора, способного селективно окислять сероводород до элементарной серы по реакции (1) и не способствовать протеканию побочных реакций (2-4). В частном случае очистки попутного нефтяного газа с высоким (доли % и выше) содержанием низших меркаптанов требуется дополнительно предварительное извлечение последних из газового потока путем селективного окисления.The problem of gas purification from hydrogen sulfide by selective oxidation of sulfur into sulfur is reduced to the creation of a catalyst capable of selectively oxidizing hydrogen sulfide to elemental sulfur by reaction (1) and not contribute to the occurrence of side reactions (2-4). In the particular case of purification of associated petroleum gas with a high (fraction of% and higher) content of lower mercaptans, an additional preliminary extraction of the latter from the gas stream by selective oxidation is required.

Известен способ «BSR/Selectox» для получения серы и очистки отходящих газов процесса Клауса, в котором газ, содержащий сероводород, взаимодействует с кислородом на катализаторе, содержащем в качестве активного компонента оксид и/или сульфид ванадия на нещелочном тугоплавком носителе [Пат. США 4311683, С01В 17/04, 1/1982]. Основным недостатком предлагаемого способа является необходимость уменьшения содержания водяных паров в газовом потоке после стадии гидрирования сернистых соединений до 5 об.% для достижения высокого выхода серы. На практике конденсация воды перед реактором окисления приводит к усложнению процесса (дополнительные процедуры охлаждения и нагрева газовой смеси) и создает проблемы коррозии оборудования - в конденсате растворяется H2S.The known method of "BSR / Selectox" for sulfur and purification of the exhaust gases of the Claus process, in which a gas containing hydrogen sulfide is reacted with oxygen on a catalyst containing vanadium oxide and / or vanadium sulfide on a non-alkaline refractory carrier [Pat. US 4311683, C01B 17/04, 1/1982]. The main disadvantage of the proposed method is the need to reduce the content of water vapor in the gas stream after the stage of hydrogenation of sulfur compounds to 5 vol.% To achieve a high yield of sulfur. In practice, condensation of water in front of the oxidation reactor complicates the process (additional cooling and heating of the gas mixture) and creates problems of equipment corrosion - H 2 S dissolves in the condensate.

Известен также способ получения серы, включающий окисление сероводорода до достижения соотношения H2S:SO2 2:1 при повышенной температуре в присутствии 3-12 мас.% соединения переходного металла, например железа, на нещелочном огнеупорном носителе, предпочтительно в присутствии 0.02-0.9% металла из группы платины, затем реакционная масса проходит реактор каталитического восстановления для устранения избыточного кислорода и подвергается переработке в серу по методу Клауса. Выход серы на первой стадии составляет 37-40%, суммарный - около 93%. Недостатком способа является очень сложная технология, включающая три раздельные каталитические стадии, проводимые в разных условиях и в разных реакторах.There is also known a method for producing sulfur, including the oxidation of hydrogen sulfide to achieve a ratio of H 2 S: SO 2 2: 1 at an elevated temperature in the presence of 3-12 wt.% Compounds of a transition metal, for example iron, on a non-alkaline refractory carrier, preferably in the presence of 0.02-0.9 % of the metal from the platinum group, then the reaction mass passes through a catalytic reduction reactor to eliminate excess oxygen and is processed into sulfur according to the Klaus method. The sulfur yield in the first stage is 37-40%, the total - about 93%. The disadvantage of this method is a very complex technology, including three separate catalytic stages, carried out under different conditions and in different reactors.

Другой катализатор, используемый для окисления сероводорода кислородом в серу, содержит в качестве активных компонентов оксиды Fe и V, нанесенные оксид Аl с Sуд>30 м2/г и Vпор=0,4-0,8 см3/г [Пат. США 4197277, С01В 17/04, 4/1980]. Однако оксид алюминия с такой величиной удельной поверхности все еще содержит некоторое количество фазы у Аl2О3, которая является активной в реакции Клауса и, таким образом, служит причиной уменьшения выхода серы за счет протекания обратной реакции Клауса (4) и снижения эффективности процесса в целом.Another catalyst used for the oxidation of hydrogen sulfide by oxygen to sulfur contains, as active components, Fe and V oxides supported by Al oxide with S beats > 30 m 2 / g and V then = 0.4-0.8 cm 3 / g [Pat . USA 4197277, C01B 17/04, 4/1980]. However, alumina with such a specific surface area still contains a certain amount of phase in Al 2 O 3 , which is active in the Claus reaction and, therefore, causes a decrease in sulfur yield due to the reverse Claus reaction (4) and a decrease in the efficiency of the process in whole.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения серы путем окисления сероводорода кислородом в неподвижном или кипящем слое при температуре 150-330°С и мольном соотношении O2/H2S, равном 0,5-5,0, в присутствии катализатора, который в качестве активного компонента содержит соединения Fe и Сr в количестве не менее 0,1 мас.% на носителе, в качестве которого могут быть использованы оксиды металлов либо их смеси, характеризующемся Sуд<20 м2/г и объемом пор с радиусами от 5 до 500 Å, составляющим не более 10% суммарного объема пор [Пат. США 5037629, С01В 17/04, 8/19].Closest to the proposed is a method for producing sulfur by oxidation of hydrogen sulfide with oxygen in a fixed or fluidized bed at a temperature of 150-330 ° C and a molar ratio of O 2 / H 2 S equal to 0.5-5.0, in the presence of a catalyst, which as the active component contains compounds of Fe and Cr in an amount of not less than 0.1 wt.% on a carrier, which can be used metal oxides or mixtures thereof, characterized by S beats <20 m 2 / g and pore volume with radii from 5 to 500 Å, constituting no more than 10% of the total pore volume [Pat. US 5037629, C01B 17/04, 8/19].

Предлагаемое изобретение ставит задачей разработку способа получения серы, обеспечивающего стабильный выход серы до 95% на стадии окисления в интервале температур 180-320°С. Иными словами, задачей изобретения является достижение высокого выхода серы вне зависимости от содержания паров воды.The present invention aims to develop a method for producing sulfur, providing a stable sulfur yield of up to 95% at the stage of oxidation in the temperature range 180-320 ° C. In other words, the object of the invention is to achieve a high sulfur yield regardless of the water vapor content.

В предпочтительном варианте обеспечивается возможность получения серы из газов, содержащих, помимо сероводорода, летучие меркаптаны. В этом случае перед прохождением реактора окисления сероводорода газовый поток пропускают при температуре 20-70°С через емкость, содержащую 0.2-1 г/л хлорида меди и 0.5-3 г/л амина в углеводородной среде.In a preferred embodiment, it is possible to obtain sulfur from gases containing, in addition to hydrogen sulfide, volatile mercaptans. In this case, before passing the hydrogen sulfide oxidation reactor, the gas stream is passed at a temperature of 20-70 ° C through a container containing 0.2-1 g / l of copper chloride and 0.5-3 g / l of amine in a hydrocarbon medium.

Указанный технический результат достигается способом получения серы путем прямого окисления содержащегося в газовых потоках сероводорода кислородом или воздухом в реакторе с неподвижным или кипящим слоем гетерогенного катализатора, содержащего соль или смесь солей металлов на кремнийсодержащем носителе при температуре 180-320°С и мольном соотношении кислород:сероводород, равном 0,5-5,0. При этом используют катализатор, содержащий 1-15 мас.% фосфатов, или фторидов, или боратов, или смесь этих солей металлов, выбранных из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь, и включающий гидроксильные группы в пределах 0,05-20 мкмоль/г.The specified technical result is achieved by the method of producing sulfur by direct oxidation of hydrogen sulfide contained in gas streams with oxygen or air in a reactor with a fixed or fluidized bed of a heterogeneous catalyst containing a salt or a mixture of metal salts on a silicon-containing support at a temperature of 180-320 ° C and a molar ratio of oxygen: hydrogen sulfide equal to 0.5-5.0. In this case, a catalyst is used containing 1-15 wt.% Phosphates, or fluorides, or borates, or a mixture of these metal salts selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper or a mixture thereof, and including hydroxyl groups in the range of 0.05 -20 μmol / g

В том случае, когда газовый поток помимо сероводорода содержит меркаптаны, перед окислением сероводорода в реакторе газовый поток пропускают при температуре 20-70°С через емкость, содержащую 0,2-1 г/л хлорида меди и 0,5-3 г/л амина в углеводородной среде.In the case when the gas stream in addition to hydrogen sulfide contains mercaptans, before oxidation of the hydrogen sulfide in the reactor, the gas stream is passed at a temperature of 20-70 ° C through a container containing 0.2-1 g / l of copper chloride and 0.5-3 g / l amine in a hydrocarbon medium.

В качестве кремнийсодержащего носителя используют соединения, выбранные из группы: оксиды кремния, белая сажа, дегидроксилированный силикагель, природные кремнийсодержащие породы или минералы: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, природная глина, диатомит, кизельгур, вермикулит, или их смеси.As a silicon-containing carrier, compounds selected from the group are used: silicon oxides, carbon black, dehydroxylated silica gel, natural silicon-containing rocks or minerals: kaolinite, montmorillonite, hydromica, natural clay, diatomite, kieselguhr, vermiculite, or mixtures thereof.

Технический результат достигается также способом приготовления катализатора для получения серы, включающим пропитку порошка кремнийсодержащего носителя раствором, содержащим соль или смесь солей металлов, сушку и прокаливание продукта. Порошок кремнийсодержащего носителя предварительно обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной кислотой, или фтористоводородной кислотой, или борной кислотой при перемешивании, температуре 20-100°С, формуют в гранулы, сушат при температуре 20-250°С и прокаливают на воздухе или в токе инертного газа при температуре 500-700°С, затем полученный носитель пропитывают раствором соли металла, выбранного из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь.The technical result is also achieved by a method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing carrier powder with a solution containing a salt or a mixture of metal salts, drying and calcining the product. The silicon-containing carrier powder is pretreated with 5-40 wt.% Phosphoric acid, or hydrofluoric acid, or boric acid with stirring, a temperature of 20-100 ° C, molded into granules, dried at a temperature of 20-250 ° C and calcined in air or in a stream inert gas at a temperature of 500-700 ° C, then the resulting carrier is impregnated with a solution of a metal salt selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper or a mixture thereof.

Для пропитки кремнийсодержащего носителя в качестве солей металлов используют их нитраты, хлориды, сульфаты или ацетилацетонаты.For the impregnation of a silicon-containing carrier, metal nitrates, chlorides, sulfates or acetylacetonates are used as metal salts.

Технический результат достигается также способом приготовления катализатора для получения серы, включающим пропитку порошка кремнийсодержащего носителя растворами, содержащими соль металла или их смесь, сушку и прокаливание продукта. Порошок кремнийсодержащего носителя смешивают с раствором соли металла, выбранного из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь, после чего его обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной, или фтористоводородной, или борной кислотой при температуре 20-100°С, с последующей формовкой в гранулы, сушкой и прокалкой при температуре 500-700°С на воздухе или в токе инертного газа.The technical result is also achieved by a method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing carrier powder with solutions containing a metal salt or a mixture thereof, drying and calcining the product. The silicon-containing carrier powder is mixed with a solution of a metal salt selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper or a mixture thereof, after which it is treated with 5-40 wt.% Phosphoric or hydrofluoric or boric acid at a temperature of 20-100 ° C, followed by molding into granules, drying and calcining at a temperature of 500-700 ° C in air or in an inert gas stream.

Технический результат достигается также способом приготовления катализатора для получения серы, включающим пропитку кремнийсодержащего носителя раствором, содержащим соль металла или их смесь, сушку и прокаливание продукта. Кремнийсодержащий носитель гранулируют, сушат и прокаливают на воздухе или в токе инертного газа при температуре 500-700°С, затем обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной, или фтористоводородной, или борной кислотой при температуре 20-100°С, после чего пропитывают солью металла, выбранной из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесью и вновь прокаливают при температуре 500-700°С.The technical result is also achieved by a method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing support with a solution containing a metal salt or a mixture thereof, drying and calcining the product. The silicon-containing carrier is granulated, dried and calcined in air or in an inert gas stream at a temperature of 500-700 ° C, then treated with 5-40 wt.% Phosphoric or hydrofluoric or boric acid at a temperature of 20-100 ° C, and then impregnated with a salt metal selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper, or a mixture thereof, and again calcined at a temperature of 500-700 ° C.

Указанная совокупность признаков позволяет обеспечить более высокий и стабильный выход серы на стадии окисления в более широком интервале температур 180-320°С по сравнению с прототипом. Высокая каталитическая активность фосфатов переходных металлов в реакции окисления сероводорода кислородом в серу обеспечивает выход серы около 95% при 210°С (для прототипа 87-90%), а благодаря невысокому содержанию поверхностных ОН-групп в составе катализатора не происходит снижения выхода серы за счет протекания реакции (4).The specified set of features allows you to provide a higher and more stable yield of sulfur at the stage of oxidation in a wider temperature range of 180-320 ° C in comparison with the prototype. The high catalytic activity of transition metal phosphates in the oxidation of hydrogen sulfide by oxygen to sulfur provides a sulfur yield of about 95% at 210 ° C (for the prototype 87-90%), and due to the low content of surface OH groups in the catalyst, there is no decrease in sulfur yield due to the progress of reaction (4).

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами. Примеры 1-20 иллюстрируют способ получения катализатора. Примеры 21-37 доказывают достижение поставленных целей при получении серы из газовых потоков. Примеры 38-40 иллюстрируют предпочтительный вариант проведения процесса, необходимый в случае присутствия в газовой смеси меркаптанов.The essence of the invention is illustrated by examples. Examples 1-20 illustrate a process for preparing a catalyst. Examples 21-37 prove the achievement of goals in obtaining sulfur from gas streams. Examples 38-40 illustrate a preferred embodiment of the process necessary if mercaptans are present in the gas mixture.

Пример 1Example 1

500 г силикагеля марки КСК (крупнопористый) выдерживают в насыщенных парах воды при температуре 40°С в течение 3-х часов. Далее к нему добавляют 50 г водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 20 мас.%. Полученный полупродукт высушивают при температуре 100°С в токе азота. После этого проводят его повторную пропитку 80 мл раствора нитрата железа (III), содержащего 19.2 г Fе(NО3)3. Полупродукт высушивают и прокаливают при температуре 500°С в течение 4-х часов. Содержание гидроксильных групп в катализаторе составляет 12 мкмоль/г. Получают катализатор, содержащий 2,35 мас.% фосфата железа (III), нанесенного на дегидроксилированный силикагель (97.65%).500 g of KSK silica gel (large-pore) is kept in saturated water vapor at a temperature of 40 ° C for 3 hours. Then, 50 g of an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of 20 wt.% Are added to it. The resulting intermediate is dried at a temperature of 100 ° C in a stream of nitrogen. After that, it is re-impregnated with 80 ml of a solution of iron (III) nitrate containing 19.2 g of Fe (NO 3 ) 3 . The intermediate product is dried and calcined at a temperature of 500 ° C for 4 hours. The content of hydroxyl groups in the catalyst is 12 μmol / g. A catalyst is obtained containing 2.35 wt.% Iron (III) phosphate supported on dehydroxylated silica gel (97.65%).

Аналогично получают катализаторы в примерах 2-18. Конкретные условия приготовления катализаторов и их состав представлены в табл.1.Similarly receive the catalysts in examples 2-18. Specific conditions for the preparation of catalysts and their composition are presented in table 1.

Пример 19 (иллюстрирует пункт 5 формулы изобретения) Навеску диатомита 800 г смешивают со 100 мл раствора сульфата железа (II), содержащего 27,2 г FeSO4. После чего обрабатывают 150 мл раствором 20% Н3РO4. Обработку осуществляют при температуре 40°С. Затем полученную массу перемешивают и формуют в гранулы, которые затем сушат при 100°С в токе аргона и прокаливают при температуре 500°С в течение 6 часов.Example 19 (illustrates paragraph 5 of the claims) A portion of diatomite 800 g is mixed with 100 ml of a solution of iron sulfate (II) containing 27.2 g of FeSO 4 . Then treated with 150 ml of a solution of 20% H 3 PO 4 . Processing is carried out at a temperature of 40 ° C. Then the resulting mass is stirred and formed into granules, which are then dried at 100 ° C in a stream of argon and calcined at a temperature of 500 ° C for 6 hours.

Получают катализатор состава, мас.%: фосфат железа (II) - 2.55, носитель - 97.45. Содержание гидроксильных групп - 6 мкмоль/г.Get the catalyst composition, wt.%: Iron (II) phosphate - 2.55, the carrier is 97.45. The content of hydroxyl groups is 6 μmol / g.

Пример 20 (пункт 6 формулы изобретения).Example 20 (paragraph 6 of the claims).

Навеску диатомита 800 г гранулируют, сушат при 80°С, прокаливают в токе азота при температуре 600°С. После этого полученные гранулы обрабатывают 150 мл раствором 20% Н3РO4. Обработку осуществляют при температуре 75°С с последующей сушкой и прокаливанием при 500°С. Затем гранулы пропитывают солями металлов путем обработки 100 мл раствора сульфата железа (II), содержащего 27,2 г FeSO4.A portion of diatomite 800 g is granulated, dried at 80 ° C, calcined in a stream of nitrogen at a temperature of 600 ° C. After that, the obtained granules are treated with 150 ml of a solution of 20% H 3 PO 4 . The treatment is carried out at a temperature of 75 ° C, followed by drying and calcination at 500 ° C. Then the granules are impregnated with metal salts by treatment with 100 ml of a solution of iron sulfate (II) containing 27.2 g of FeSO 4 .

Получают катализатор состава, мас.%: фосфат железа (II) - 2.55, носитель - 97.45. Содержание гидроксильных групп - 6 мкмоль/г.Get the catalyst composition, wt.%: Iron (II) phosphate - 2.55, the carrier is 97.45. The content of hydroxyl groups is 6 μmol / g.

Пример 21.Example 21

Получение серы путем прямого окисления сероводорода осуществляют на установке проточного типа с неподвижным слоем катализатора, полученного по примеру 1 при следующих условиях: температура слоя катализатора 250°С, время контакта (н.у.) 0,5 с, концентрация сероводорода 1 об.%, концентрация кислорода 2 об.%, концентрация водяного пара 30 об.%. Необходимое количество кислорода обеспечивается дозированной подачей в поток атмосферного воздуха. Основа газового потока - метан. Фракция частиц катализатора - 0,2-0,4 мм, объем катализатора - 9 мл, внутренний диаметр реактора - 12,5 мм. Выход серы составляет 94 мас.%, селективность превращения сероводорода в серу 99%, степень конверсии Н2S - 95%. Данные о составе катализаторов, полученных по методике примеров 1-20 и испытанных по методике примера 21 (примеры 21-33), представлены в табл.2.The production of sulfur by direct oxidation of hydrogen sulfide is carried out on a flow-through installation with a fixed catalyst bed obtained according to example 1 under the following conditions: temperature of the catalyst layer 250 ° C, contact time (n.o.) 0.5 s, concentration of hydrogen sulfide 1 vol.% , the oxygen concentration of 2 vol.%, the concentration of water vapor 30 vol.%. The necessary amount of oxygen is provided by a metered supply to the stream of atmospheric air. The basis of the gas stream is methane. The fraction of catalyst particles is 0.2-0.4 mm, the volume of the catalyst is 9 ml, the inner diameter of the reactor is 12.5 mm. The sulfur yield is 94 wt.%, The selectivity of the conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 99%, the degree of H 2 S conversion is 95%. Data on the composition of the catalysts obtained by the method of examples 1-20 and tested by the method of example 21 (examples 21-33) are presented in table.2.

Пример 34.Example 34

Процесс ведут как в примере 21, но объемная концентрация водяного пара составляет 40%. Выход серы равен 93%, селективность превращения сероводорода в серу - 98%, степень конверсии сероводорода - 95%.The process is carried out as in example 21, but the volumetric concentration of water vapor is 40%. The sulfur yield is 93%, the selectivity of the conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 98%, the degree of conversion of hydrogen sulfide is 95%.

Пример 35.Example 35

Процесс ведут как в примере 24, но концентрация водяного пара составляет 10%. Кислород подают в газовый поток в чистом виде. Выход серы равен 95%, селективность превращения сероводорода в серу - 99%, степень конверсии сероводорода - 96%.The process is conducted as in example 24, but the concentration of water vapor is 10%. Oxygen is fed into the gas stream in pure form. The sulfur yield is 95%, the selectivity of the conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 99%, the degree of conversion of hydrogen sulfide is 96%.

Пример 36.Example 36

Процесс ведут как в примере 35, но состав газовой смеси отвечает типичному составу попутного нефтяного газа: метан - 94%, пропан-бутановая фракция - 2%, сероводород - 2%, пары воды - 2%. Выход серы равен 96%, селективность превращения сероводорода в серу - 98%, степень конверсии сероводорода - 98%.The process is conducted as in example 35, but the composition of the gas mixture corresponds to the typical composition of associated petroleum gas: methane - 94%, propane-butane fraction - 2%, hydrogen sulfide - 2%, water vapor - 2%. The sulfur yield is 96%, the selectivity of the conversion of hydrogen sulfide to sulfur is 98%, the degree of conversion of hydrogen sulfide is 98%.

Пример 37.Example 37

Пример демонстрирует возможность проведения процесса в течение длительного времени без дезактивации катализатора. Процесс ведут как в примере 36, но состав газовой смеси: метан 96%, сероводород - 2%, пары воды - 2%, и газ непрерывно пропускают через слой катализатора в течение 5 суток. Показатели процесса в течение всего времени его проведения (исключая 1 час в начале работы - время разработки катализатора) стабильны и отвечают полученным в примере 36.The example demonstrates the possibility of carrying out the process for a long time without deactivating the catalyst. The process is carried out as in example 36, but the composition of the gas mixture: methane 96%, hydrogen sulfide - 2%, water vapor - 2%, and gas is continuously passed through the catalyst bed for 5 days. The performance of the process during the entire time of its implementation (excluding 1 hour at the beginning of the work - the time of development of the catalyst) is stable and correspond to those obtained in example 36.

Пример 38 (пункт 7 формулы изобретения).Example 38 (paragraph 7 of the claims).

Пример демонстрирует возможность получения чистой серы из газовых потоков, содержащих меркаптаны. Процесс ведут как в примере 37, но газовый поток содержит дополнительно 0.3% изо-пропилмеркаптана. Перед реактором поток газа проходит через емкость, содержащую фракцию парафинов C10-C12, в которую добавлен безводный хлорид меди в количестве 0.5 г/л и бензиламин в количестве 2 г/л. В емкости поддерживается температура 40°С. Результаты отвечают полученным в примере 37, примесей меркаптанов или дисульфидов в получаемой сере не обнаружено.The example demonstrates the possibility of obtaining pure sulfur from gas streams containing mercaptans. The process is carried out as in example 37, but the gas stream contains an additional 0.3% iso-propyl mercaptan. In front of the reactor, a gas stream passes through a container containing a fraction of C 10 -C 12 paraffins, into which anhydrous copper chloride in an amount of 0.5 g / l and benzylamine in an amount of 2 g / l are added. The tank is maintained at a temperature of 40 ° C. The results correspond to those obtained in Example 37; no mercaptan or disulfide impurities were found in the resulting sulfur.

Пример 39.Example 39

Процесс ведут как в примере 38, но концентрация хлорида меди составляет 0.2 г/л, в качестве амина используют пиридин в количестве 0.5 г/л. Температура составляет 20°С. Результат аналогичен полученному в примере 38.The process is carried out as in example 38, but the concentration of copper chloride is 0.2 g / l, pyridine in an amount of 0.5 g / l is used as amine. The temperature is 20 ° C. The result is similar to that obtained in example 38.

Пример 40.Example 40

Процесс ведут как в примере 38, но концентрация хлорида меди составляет 1 г/л, в качестве амина используют циклогексиламин в количестве 3 г/л. Температура в емкости поддерживается 70°С. Результат аналогичен полученному в примере 38.The process is carried out as in example 38, but the concentration of copper chloride is 1 g / l, cyclohexylamine in an amount of 3 g / l is used as an amine. The temperature in the tank is maintained at 70 ° C. The result is similar to that obtained in example 38.

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008

При проведении способов приготовления катализатора и получения серы вне заявленных технологических параметров процессов активность катализаторов снижается, что снижает выход серы, селективность и степень конверсии сероводорода.When carrying out methods of preparing a catalyst and producing sulfur outside the declared technological parameters of the processes, the activity of the catalysts decreases, which reduces the sulfur yield, selectivity and degree of conversion of hydrogen sulfide.

Заявленный способ получения серы путем прямого окисления сероводорода в присутствии селективного катализатора является промышленно применимым и позволяет обеспечить одноступенчатое, высокотехнологичное получение серы. При этом достигается высокая степень очистки газового потока от сероводорода и, при необходимости, от летучих меркаптанов. Процесс может быть использован для получения серы и очистки газовых потоков на предприятиях нефтехимической промышленности (для отходящих газов Клаус-процесса), в нефтедобывающей (для попутного газа) и газодобывающей (для природного газа) отраслях. Важнейшим преимуществом способа является возможность его эффективного применения в отношении газовых потоков с высоким содержанием паров воды.The claimed method for producing sulfur by direct oxidation of hydrogen sulfide in the presence of a selective catalyst is industrially applicable and allows for a single-stage, high-tech sulfur production. This achieves a high degree of purification of the gas stream from hydrogen sulfide and, if necessary, from volatile mercaptans. The process can be used to produce sulfur and purify gas streams at the enterprises of the petrochemical industry (for the Claus process off-gas), in the oil (for associated gas) and gas (for natural gas) industries. The most important advantage of the method is the possibility of its effective application in relation to gas streams with a high content of water vapor.

Claims (7)

1. Способ получения серы путем прямого окисления содержащегося в газовых потоках сероводорода кислородом или воздухом в реакторе с неподвижным или кипящим слоем гетерогенного катализатора, содержащего соль или смесь солей металлов на кремнийсодержащем носителе при температуре 180-320°С и мольном соотношении кислород: сероводород, равном 0,5-5,0, отличающийся тем, что используют катализатор, содержащий 1-15 мас.% фосфатов, или фторидов, или боратов, или смесь этих солей металлов, выбранных из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь, и включающий гидроксильные группы в пределах 0,05-20 мкмоль/г.1. A method of producing sulfur by direct oxidation of hydrogen sulfide contained in gas streams with oxygen or air in a reactor with a fixed or fluidized bed of a heterogeneous catalyst containing a salt or a mixture of metal salts on a silicon-containing support at a temperature of 180-320 ° C and a molar ratio of oxygen: hydrogen sulfide equal to 0.5-5.0, characterized in that the use of a catalyst containing 1-15 wt.% Phosphates, or fluorides, or borates, or a mixture of these metal salts selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper or a mixture thereof , and on sistent with hydroxyl groups within 0.05-20 .mu.mol / g. 2. Способ получения серы по п.1, отличающийся тем, что перед окислением сероводорода в реакторе газовый поток пропускают при температуре 20-70°С через емкость, содержащую 0,2-1 г/л хлорида меди и 0,5-3 г/л амина в углеводородной среде.2. The method of producing sulfur according to claim 1, characterized in that before the oxidation of hydrogen sulfide in the reactor, the gas stream is passed at a temperature of 20-70 ° C through a container containing 0.2-1 g / l of copper chloride and 0.5-3 g / l amine in a hydrocarbon medium. 3. Способ получения серы по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего носителя используют соединения, выбранные из группы: оксиды кремния, белая сажа, дегидроксилированный силикагель, природные кремнийсодержащие породы или минералы: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, природная глина, диатомит, кизельгур, вермикулит или их смеси.3. The method of producing sulfur according to claim 1, characterized in that as the silicon-containing carrier use compounds selected from the group: silicon oxides, white carbon black, dehydroxylated silica gel, natural silicon-containing rocks or minerals: kaolinite, montmorillonite, hydromica, natural clay, diatomite , kieselguhr, vermiculite or mixtures thereof. 4. Способ приготовления катализатора для получения серы, включающий пропитку порошка кремнийсодержащего носителя раствором, содержащим соль или смесь солей металлов, сушку и прокаливание продукта, отличающийся тем, что порошок кремнийсодержащего носителя предварительно обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной кислотой, или фтористо-водородной кислотой, или борной кислотой при перемешивании, температуре 20-100°С, формуют в гранулы, сушат при температуре 20-250°С и прокаливают на воздухе или в токе инертного газа при температуре 500-700°С, затем полученный носитель пропитывают раствором соли металла, выбранного из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь.4. A method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing carrier powder with a solution containing a salt or a mixture of metal salts, drying and calcining the product, characterized in that the silicon-containing carrier powder is pretreated with 5-40 wt.% Phosphoric acid or hydrogen fluoride acid, or boric acid with stirring, a temperature of 20-100 ° C, molded into granules, dried at a temperature of 20-250 ° C and calcined in air or in an inert gas stream at a temperature of 500-700 ° C, then obtained the carrier is impregnated with a solution of a metal salt selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper, or a mixture thereof. 5. Способ приготовления катализатора для получения серы по п.3, отличающийся тем, что для пропитки кремнийсодержащего носителя в качестве солей металлов используют их нитраты, хлориды, сульфаты или ацетилацетонаты.5. A method of preparing a catalyst for producing sulfur according to claim 3, characterized in that nitrates, chlorides, sulfates or acetylacetonates are used as metal salts to impregnate the silicon-containing carrier. 6. Способ приготовления катализатора для получения серы, включающий пропитку порошка кремнийсодержащего носителя растворами, содержащими соль металла или их смесь, сушку и прокаливание продукта, отличающийся тем, что порошок кремнийсодержащего носителя смешивают с раствором соли металла, выбранного из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесь, после чего его обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной, или фтористо-водородной, или борной кислотой при температуре 20-100°С с последующей формовкой в гранулы, сушкой и прокалкой при температуре 500-700°С на воздухе или в токе инертного газа.6. A method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing carrier powder with solutions containing a metal salt or a mixture thereof, drying and calcining the product, characterized in that the silicon-containing carrier powder is mixed with a metal salt solution selected from the group: iron, cobalt, nickel , copper or a mixture thereof, after which it is treated with 5-40 wt.% phosphoric, or hydrogen fluoride, or boric acid at a temperature of 20-100 ° C, followed by molding into granules, drying and calcining at a temperature of 500-700 C in air or an inert gas. 7. Способ приготовления катализатора для получения серы, включающий пропитку кремнийсодержащего носителя раствором, содержащим соль металла или их смесь, сушку и прокаливание продукта, отличающийся тем, что кремнийсодержащий носитель гранулируют, сушат и прокаливают на воздухе или в токе инертного газа при температуре 500-700°С, затем обрабатывают 5-40 мас.% фосфорной, или фтористо-водородной, или борной кислотой при температуре 20-100°С, после чего пропитывают солью металла, выбранного из группы: железо, кобальт, никель, медь или их смесью и вновь прокаливают при температуре 500-700°С. 7. A method of preparing a catalyst for producing sulfur, comprising impregnating a silicon-containing carrier with a solution containing a metal salt or a mixture thereof, drying and calcining the product, characterized in that the silicon-containing carrier is granulated, dried and calcined in air or in an inert gas stream at a temperature of 500-700 ° C, then treated with 5-40 wt.% Phosphoric, or hydrofluoric, or boric acid at a temperature of 20-100 ° C, and then impregnated with a salt of a metal selected from the group: iron, cobalt, nickel, copper or a mixture thereof and again calcined at a temperature of 500-700 ° C.
RU2008141014/05A 2008-10-16 2008-10-16 Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst RU2405738C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141014/05A RU2405738C2 (en) 2008-10-16 2008-10-16 Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141014/05A RU2405738C2 (en) 2008-10-16 2008-10-16 Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141014A RU2008141014A (en) 2010-04-27
RU2405738C2 true RU2405738C2 (en) 2010-12-10

Family

ID=42671968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141014/05A RU2405738C2 (en) 2008-10-16 2008-10-16 Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405738C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520554C1 (en) * 2012-11-27 2014-06-27 Андрей Владиславович Курочкин Gas desulphurisation procedure

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112892569B (en) * 2021-01-26 2023-09-12 中国科学院大学 Silicon carbide supported cerium oxide catalyst and its method for selective oxidation of hydrogen sulfide to produce sulfur under medium and high temperature conditions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520554C1 (en) * 2012-11-27 2014-06-27 Андрей Владиславович Курочкин Gas desulphurisation procedure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141014A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6099819A (en) Catalysts for the selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur
US5891415A (en) Process for selective oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur
US4251495A (en) Process for purifying a hydrogen sulfide containing gas
US5700440A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of iron-based catalysts
CN1197766C (en) Method for direct oridation in sulphur, by catalytic process and in vapour phase of low content H2S in gas
US5603913A (en) Catalysts and process for selective oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur
CN111701411B (en) Synthetic gas desulfurizing agent and preparation method and application thereof
US5653953A (en) Process for recovering elemental sulfur by selective oxidation of hydrogen sulfide
US5597546A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of bismuth-based catalysts
CN1105174A (en) Method for the direct high-selectivity catalytic oxidative conversion of a low concentration of H2S in a gas into sulphur, and catalyst therefor
US1895724A (en) Process of removing sulphur compounds from gas mixtures
EP0134594B2 (en) Process for the oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulphur and/or sulphur dioxide
RU2405738C2 (en) Sulphur synthesis method and method of preparing sulphur synthesis catalyst
US7357905B2 (en) Process for eliminating sulfur-containing compounds by direct oxidation
CN103028363B (en) The sulfur method of gas sweetening adsorbent and preparation method thereof and sulfurous gas
CN1410149A (en) Combustion catalyst of hydrogen sulfide in gas and its preparation and use method
US4003854A (en) Catalyst of supported vanadium oxide and manganese oxide and method of producing same
WO2018013009A1 (en) Catalyst for the selective oxidation of hydrogen sulphide (variants) and processes using same
RU2369436C1 (en) Catalyst, method of preparing said catalyst and method of removing sulphur dioxide from gas emissions
RU2533140C2 (en) Method of obtaining sulphur by catalytic oxidation of hydrogen sulphide
US5948382A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of mixed-oxide catalyst containing iron, molybdenum and antimony
JPS6120342B2 (en)
CN112892569A (en) Silicon carbide loaded cerium oxide catalyst and method for preparing sulfur by selective oxidation of hydrogen sulfide under medium-high temperature condition by using same
RU2552445C2 (en) Method of purifying associated oil gas from hydrogen sulphide
RU2552443C2 (en) Method of utilising hydrogen sulphide by catalytic oxidation into elementary sulphur

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101203

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171017

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181016