Способ очистки газов от соединений серы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4883733/26 (22) 17.09,90 (46) 30.08.93, Бюл, ¹ 32 (71) Институт катализа СО АН СССР (72) В.И, Мэршнева, К.А. Дубков, В.В, Мокринский и B. Н. Орлов (73) Институт катализа СО PAH (56) Патент США ¹ 4388288, кл. В 01 J 21/06, 1982.

ЕПВ ¹ 0060741, кл. С 01 В 17/50, 1982. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ (57) Изобретение относится к химии неорганических соединений серы, более конкретно — к способу каталитического окисления сероводорода диоксидом серы и/или кислородом с образованием элементарной серы и воды, Серооксид углерода, присутствующий в газах, одновременно подвергается гидролизу до сероводорода. Процесс осуИзобретение относится к химии неорганических соединений серы, более конкретно — к способу каталитической очистки газов от соединений серы путем взаимодействия сероводорода и диоксида серы с образованием элементарной серы при возможном присутствии в исходной смеси серооксида углерода и паров воды. Серооксид углерода подвергается гидролизу на том же полуфункциональном катализаторе, а образующийся сероводород превращается в серу.

Цель изобретения — повышение производительности способа каталитической. очистки газов от соединений серы взаимодействием диоксида серы с сероводородом по реакции Клауса с получением элементар„„JIB „„1837947 АЗ (5пs В 01 D 53/36, С 01 В 17/04 ществляется при 200 — 350 С на устойчивом к сульфатации ванадий-титановом катализаторе состава, мас,%: V205 5 — 20, связующее (сульфаты Са, Са и Mg, Al, Al и Са) 2—

80, диоксид титана — остальное. Катализатор применяют в виде черенков, колец и других форменных элементов. Изобретение позволяет повысить производительность очистки с образованием элементарной серы. Так, при 250 С и объемной скорости

72000 ч для смеси, содержащей Н25, S02, 02, Н20, COS, СЯ2 на фракции 3 — 4 мм лучшая производительность предлагаемого способа составляет 38,7 г-моль серы ($1) на

1 л катализатора в час, против 31,6 г-моль по способу прототипа. Лучшая производительность способа в гидролизе COS npu

300 С составляет 2,4 r-моль COS против 0,87

r-моль в способе прототипа. 1 з.п, ф-лы, 1 табл. ной серы и стабилизация производительности процесса при наличии в обрабатываемых серусодержащих газах примеси кислорода.

Укаэанная цель, согласно изобретению, достигается тем, что процесс обработки газов содержащих Н23, SO2, COS, пары воды проводится при температурах 200 — 350 С на катализаторах, содержащих, мас.%:

Ч205 5 — 20

Сульфат кальция и/или алюминия или кальция и магния 2 — 80

Ti02 Остальное

Процесс нечувствителен к примеси кислорода в обрабатываемых газах.

1837947

Катализатор применяется в виде цилиндрических гранул, колец и блоков сотовой структуры.

Катализатор способа изобретения готовят путем одновременного смешения порошков диоксида титана, в том числе гидратированного, сульфата кальция и/или алюминия или сульфатов кальция и магния, либо соединений этих элементов, дающих при взаимодействии с серной кислотой соответствующие сульфаты In situ, водного раствора соли ванадия или порошка соли ванадия и воды с последующим формованием в цилиндрические гранул ы, кольца и блоки сотовой структуры, сушкой при комнатной температуре в течение 10 — 15 ч и прокалкой при 450 — 500 С с образованием активных и стабильных ванадий-титановых соединений, В случае использования гидроокиси алюминия прокаленный катализа- 20 тор сульфатируют в реакционной смеси при

250 — 400 С.

Таким образом, отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа являются:

25 использование ванадий-титанового катализатора состава, мас,%: 5 — 20 V20g, 2—

80 сульфаты кальция и/или алюминия или кальция и магния, остальное — Т!02; использование катализатора в виде колец и блоков сотовой структуры, что обеспечивает низкое гидравлическое соп ротивление слоя катализатора.

Пример, Обработку смесей, содержащий соединения серы, осуществляли в реак- 35 торе с неподвижным слоем катализатора.

Испытания проводили на фракции катализатора 3 — 4 мм, при варьировании объемной скорости, температуры и состава смеси.

Состав конечной и исходной смеси анализи- 40 ровали методом газовой хроматографии.

Сравнение катализаторов по способам изобретения и прототипа проводили в одинаковых условиях.

Сопоставление производительности по 45 сере предлагаемого способа и способа-про- тотипа приводили при температуре 200 250 и 350 С, объемной скорости 72000 ч, на фракции 3 — 4 мм и исходной смеси, содержащей, /: HgS, COS, 802, остальное инерт- 50 ный гаэ. В таблице представлены конкретные условия примеров значения производительности по сере предлагаемого способа и способа-прототипа.

Как видно иэ приведенных примеров, предлагаемый способ каталитической очистки газов от соединений серы взаимодействием сероводорода с диоксидом серы при одновременном протекании гидролиза СОЯ позволяет увеличить производительность по сере за счет применения при температурах 200-350 Ñ катализатора, содержащего пентоксид ванадия, диоксид титана и сульфат кальция и/или алюминия или кальция и магния при указанном соотношении компонентов, Способ изобретения обеспечивает высокую стабильную производительность по сере при наличии в обрабатываемых серусодержащих газах примеси кислорода, т. к, способ нечувствителен к примесям кислорода.

Предлагаемый способ обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление слоя катализатора за счет применения.катализатора в виде специальных форменных, элементов, Форменные элементы катализатора способа изобретения (черенки, кольца и блоки) имеют достаточно высокую механическую прочность.

Формула изобретения

1, Способ очистки газов от соединений серы с получением элементарной серы, включающий пропускание исходного газа при 200 — 350 С через катализатор, содержащий диоксид титана и сульфат кальция, и/или алюминия, или магния, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, последний осуществляют на катализаторе, дополнительно содержащем пентоксид ванадия при следующем соотношении .компонентов, мас,%. пентоксид ванадия 50 — 20; сульфат кальция, и/или алюминия, или магния 2 — 80; диоксид титана остальное.

2, Способ по и, 1. отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления, катализатор применяют в виде колец или черенков.

1837947

АмтнВНОСтЬ И ЛрОМЗЕОЛМтвЛЬНОСтЬ КатапиваксрОВ ИЗОерЕтЕННК В ПррцЕССаК ОЧИСтми И ПОпуЧЕНМК газов с получением элементарной серы

Х,готХ .равновесие, 4

Прмнер

1т

Катализатор, состав, иас.ь

Состав газа, об.з

Н S SO ЕО СОЕ Ое

Тьвтература, С

Промзволмтельность, г-ноль серно, с!n катализатора в час

v о, -эо

CaSOS- 65 Tioa

2 1

2 1

2 1

350

61. 7

72,2

73,2

56,5

66, 1

58. 4

350

35.8

41,5

63,7

2 1

2 !

32,7

38,0

50 ° 7 по nooror y

20 Vao -2 ОаЕО

78 210

51,8

250

35,6

250

З4.О

23.8 по прототипу

1О.т О,-ЕО CaSO

1О T(O

250

45,7

31. 4

250

34,0

23,8

35,4 по прототипу

250

51,5

250

34,0

23. 8

75. 8

2 1

250

38,6

250

2 1

2 1

6,2

250

51,5

35;4

2 1 20

250

34,0

23,Е

2 1

250

51,3

35,2

2 1 20

250

34,0 гз.е

64,6 38.2

20 1

2 1

0,1 300

4. 98

2 . 1 20 1

300

38 Е зе,!

3,0

0,1 по прототипу еда ктор аказ 2882 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

15 f тот-27 Casos

Э Ngsoа-55 Tioa по прототипу !

5 V О -ЗО CaSOs

55 TiUa по прототипу

15 V зоз-30 Л1з(SOе)В

55 Tioв го прототипу !

5,О;10 Л1 (ЕОв)

10 CaSO4-65 Tio з по прототипу

20 V sos 2 Лзе(еоь)з

78 TiÎз

2 1

2 1

2 г

2 l

Составитель Л, Темироаа

Техред М. Моргентал Корректор О. Кравцова