CS234031B2 - Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací - Google Patents

Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací Download PDF

Info

Publication number
CS234031B2
CS234031B2 CS615281A CS615281A CS234031B2 CS 234031 B2 CS234031 B2 CS 234031B2 CS 615281 A CS615281 A CS 615281A CS 615281 A CS615281 A CS 615281A CS 234031 B2 CS234031 B2 CS 234031B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
catalyst
raw gas
gas
iron
process according
Prior art date
Application number
CS615281A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernard Firnhaber
Gotthard Ziegan
Original Assignee
Krupp Koppers Gmbh
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 Krupp Koppers Gmbh filed Critical Krupp Koppers Gmbh
Priority to CS615281A priority Critical patent/CS234031B2/cs
Publication of CS234031B2 publication Critical patent/CS234031B2/cs

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Způsob katalytického zpracování surového plynu, vyrobeného částečnou oxidací uhlíkatého materiálu, při kterém se surový plyn zbavený prachových nečistot a ochlazený na teplotu 70 až 250 °C před dalším zpracováním vede přes katalyzátor, který obsahuje jako aktivní složku 2 až 65 hmotnostních % železa ve .'formě sirníku. Tímto zpracováním, kterénprobíhá s výhodou při teplotě 90 až 200 °C a tlaku 0,2 až 6 MPa, se přemění S02 obsažený v surovém plynu na HgS, a kysličníky dusíku na N2 a/nebo NHj

Description

Vynález se týká způsobu katalytického zpracování surového plynu vyrobeného částečnou oxidací pevného a/nebo tekutého uhlíkatého materiálu při teplotě 1 000 až 2 000 °C.
Výroba surového plynu částečnou oxidací výchozího materiálu s obsahem uhlíku a následující úprava surového plynu pro nejrůznější účely použití, např. jako topný, syntézní nebo redukční plyn, je dlouho známá a využívá se s úspěchem v řadě velkých podniljň. Známý způsob zplynování, kterého se k tomuto účelu často používá a který pracuje v uvedeném rozmezí teplot, je např. způsob Koppersův-Toczkův, při němž se výchozí materiál zplyňuje v tzv. letícím proudu. Podstatnou výhodou tohoto způsobu je to, že se dá použít ke zpracování různých uhlíkatých výchozích materiálů. Vedle všech vyskytujících se druhů uhlí jím lze zplyňovat i jiná pevná a/nebo tekutá paliva jako například smolu, dehet, ropný koks, těžké uhlovodíky a destilační, příp. jiné zbytky petrochemického průmyslu. Další zpracování vyrobeného surového plynu se ovšem řídí podle účelu použití. Například surový plyn pro výrobu amoniaku se musí během delší úpravy často silně nebo slaběji komprimovat a zpracovávat při nízkých teplotách, např. propírat za studená methanolem nebo kapalným dusíkem.
Ukázalo se však, že během těchto následných zpracovatelských stupňů může docházet za určitých okolností v některých provozech k obtížím. Na rotorech kompresorů pro stlačování surového plynu a ve vložených chladičích, které k nim patří, se například usazuje síra, sirníky železa a komplexy nitrosylželeza (tzv. Roussinovy soli). Při propírání methanolem vede tvorba síry a v methanolu rozpustných sloučenin síry a železe k nežádoucím úsadám ve výměnících tepla. V té části prádla, kde se plyn propírá při nízkých teplotách kapalným dusíkem, dochází ve výměnících rovněž ke vzniku usazenin, které jsou způsobovány vymrzajicím kysličníkem dusnatým a dají se odstranit jen roztáním.
Za příčinu těchto poruch se dřív mylně považovala přítomnost kysličníku dusíku ΝΟχ, obsažených v surovém plynu ve stopových koncentracích pod 100 ppm. V novější době bylo proto navrženo, aby se při výrobě amoniaku ze syntézního plynu vzniklého zplyňováním uhlí odstraňovaly kysličníky dusíku z plynu zpracováním v přítomnosti katalyzátoru na bázi sloučenin kobaltu a molybdenu, jak je to popsáno v Chemical Engineering, únor 1980, str.
88-90, 94.
Další pokusy však ukázaly, že část uvedených poruch způsobuje vedle kysličníku dusíku i kysličník siřičitý a kyslík, které se vyskytují v surovém plynu rovněž ve stopovém množství pod 50 ppm a 150 ppm. Mimoto lze předpokládat, že tyto stopové složky mohou vést při dalším zpracování surového plynu ke vzniku usazenin v potrubí, kompresorech, pračkách a výměnících tepla.
Uvedené nedostatky odstraňuje vynález, jehož předmětem je způsob katalytického zpracování surového plynu, vyrobeného částečnou oxidací pevného a/nebo tekutého uhlíkatého materiálu při teplotách 1 000 až 2 000 °C.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že surový plyn zbavený prachových nečistot a ochlazený na teplotu 70 až 250 °C se vede při tlaku 0,1 až 10 MPa prostorovou rychlostí 3 000
3 až 30 000 Nm plynu na m katalyzátoru za hodinu přes katalyzátor, který obsahuje jako aktivní složku železo v množství 2 až 65 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru, ve formě sirníku železnatého.
Obzvlášť výhodné je provádět katalytické zpracováni surového plynu při teplotě 90 až 200 °C a tlaku 0,2 až 6 MPa.
K provádění způsobu podle vynálezu lze vycházet z výchozího materiálu katalyzátoru, který obsahuje směsi kysličníku železa a chrómu s nosičem nebo bez nosiče. Jako výchozího materiálu katalyzátoru lze dále použit hydroxidu železitého, hydrátů kysličníku železa, červených kalů z výroby hliníku z bauxitu a plynárenských čisticích hmot obsahujících kysličníky a hydroxidy železa, tzv. bahenní železné rudy.
Potřebná sulfidace železa ve výchozím materiálu probíhá normálně reakcí se sirovodíkem obsaženým v surovém plynu. Je proto účelné, aby při zpracování podle vynálezu nepoklesl obsah síry pod 7 mg.Nm-^ surového plynu. Za určitých okolností je samozřejmě možné podrobit výchozí materiál katalyzátoru speciální sulfidaci plynem obsahujícím sirovodík, sirouhlík a/nebo merkaptany. Při sulfidaci nereaguje chromová složka vůbec nebo jen v nepatrné míře, takže chrom zůstává v katalyzátoru ve formě kysličníku a funguje přitom především jako zesilovač struktury katalyzátoru.
Pokud se jako výchozího materiálu katalyzátoru používá směsí kysličníku železa a chrómu, je účelné, aby hmotnostní poměr železa a chrómu ležel v rozmezí 5 · 1 až 15 : 1.
Jak bylo zmíněno, může být aktivní složka katalyzátoru na nosiči nebo bez nosiče. Pokud katalyzátor obsahuje nosič, může být tímto nosičem kysličník hlinitý nebo kysličník křemičitý. Rovněž lze použít jiných známých materiálů nosiče, např. MgO, ZrO? a TiOg, jejich směsí a sloučenin (spinelů) i jílů a hlín.
S ohledem na vysokou prostorovou rychlost při provádění způsobu podle vynálezu je za určitých okolností výhodné uložit aktivní složku katalyzátoru na nosiči ve tvaru těles, které svým tvarem brání úbytku tlaku v katalytickém loži. Dosáhne se toho např. voštinovou strukturou nosných těles.
Způsob podle vynálezu mé výhodu v tom, že umožňuje odstraňovat ze surového plynu nejen kysličníky dusíku, nýbrž i kysličník siřičitý a kyslík. Ke zpracování se užívá dostupných a levných katalyzátorů a pracuje se při nízkých teplotách bez silného ohřívání a opětného chlazení surového plynu, takže celý postup je velmi hospodárný.
Zpracování plynu způsobem podle vynálezu se provádí před jeho další úpravou, to znamená před tzv. kyselým propíráním a případně před konverzi poté, co surový plyn ze zplyňovaoího reaktoru byl zbaven pevných práškových nečistot např. v cyklonovém odlučovači a/nebo v tzv. mokrých pračkách. Pokud se má během další úpravy plyn stlačovat, je účelné zařadit zpracování podle vynálezu před nebo mezi první kompresní stupně. S vodíkem obsaženým v surovém plynu přitom zreaguje SOg na HgS, a kysličníky dusíku na Mg a/nebo NHy Přitom nebyl pozorován vznik elementární síry, komplexů nitrosylŽeleza (tzv. Roussinových solí), ani uhlíku podle Boudouardovy rovnováhy. Naproti tomu všechen kyslík obsažený v surovém plynu zreaguje úplně na vodu. Skutečnost, že k tomu může dojít při poměrně nízkých teplotách, za kterých se provádí způsob podle vynálezu, je překvapující a neočekávaná, když se vezmou v úvahu poměry při obvyklém čištění surového plynu. Tam se totiž při teplotách, které leží jen o málo níž než teplotní rozsah podle vynálezu, vážou kysličníky dusíku komplexně na plynovou čisticí hmotu, obsahující hydroxid železitý, a kyslík reaguje s HgS za vzniku elementární síry. Pro hospodárnost způsobu podle vynálezu je použitá poměrně nízká hladina teplot obzvlášt důležitá, protože tím může odpadnout speciální zahřívání proudu surového plynu.
Katalyzátory používané podle vynálezu nepodporují za uvedených reakčnich podmínek ani konverzi CO podle rovnováhy vodního plynu ani methanizeci CO. K poškození sulfidovaného katalyzátoru vodní parou nedochází. COS se tvoří nebo odbourává v závislosti na počáteční koncentraci podle současné rovnováhy mezi hydrogenací COS.
H2 ; CO + HgS
COS + a hydrolýzou COS
COS +
V dalším bude účinnost způsobu
HgO Λ COg + HgS podle vynálezu vysvětlena na čtyřech příkladech. V příkladě 1, 2 a 4 byl zpracovávaný plyn (surový plyn) vyroben částečnou oxidaci uhlí a v příkladě 3 částečnou oxidací těžkých uhlovodíků. V příkladech 1 až 3 bylo jako výchozího
234031 4
materiálu katalyzátoru použito směsi kysličníku železa a ohromu, v příkladě 4 plynové čis·
ticí hmoty s obsahem hydroxidu železitého. Sulfidace výchozího materiálu katalyzátoru na-
stalo ve všech čtyřech případech sirovodíkem obsaženým v surovém plynu. Další podrobnosti vyplývají z následujících údajů.
Příklad!
Výchozí materiál katalyzátoru: kysličníky železa a chrómu, poměr Fe : Cr = 9 : 1
Teplota: 150 °C
Tlak: 0,25 MPa
Prostorová rychlost: 13 000 h1
Zpracovávaný plyn: H2 21,4% objemu
CO 51,4 ” ”
co2 8,0
n2 12,1
h20 6,2
h2s 0,9
NO 100 obj. ppm
so2 50
°2 50
Plynný produkt: N02 0,5 obj. ppm
so2 <2 ”
nh3 70 ostatní složky v podstatě beze změny.
Příklad 2
Výchozí materiál kysličníky železa a chrómu,
katalyzátoru: poměr Fe : Cr = 9 : '
Teplota: 150 °C
Tlak: 0,25 MPa
Prostorová rychlost: 26 000 h-
Zpracovávaný plyn: jako v příkladě 1
Plynný produkt: NO 3 obj. ppm
so2 <2
nh3 50 , ostatní složky v podstatě beze změny.
Příklad 3
Výchozí materiál kysličníky železa a chrómu,
katalyzátoru: poměr Fe : Cr = 9 : 1
Teplota: 150 °C
Tlak: 0,25 MPa
Prostorová rychlost: 26 000 h-1
Zpracovávaný plyn: H2 34,8 % objemu
CO 42,0
co2 7,5 ”
n2 9,2
h2o 6,2 ”
h2s 0,3
NO 100 obj. ppm
so2 50
II II
Plynný produkt: NO so2 ^3 2,5 obj. ppm 2 55 ostatní složky v podstatě změny. .
Příklad 4
Výchozí materiál hydroxidy trojmoc. Fe
katalyzátoru: plynová čisticí hmota
Teplota: 150 °C
Tlak: 0,25 MPa
Prostorová rychlost: 26 000 h“1
Zpracovávaný plyn: jako v příkladě 1
Plynný produkt: NO 2 obj. ppm
so2 2 « i»
nh3 60
ostatní složky v podstatě beze změny.
Výsledky ukazují, že ve věech čtyřech případech bylo dosaženo účinného snížení obsahu S02 a kysličníků dusíku ve zpracovávaném plynu. Kysličníky dusíku se přitom redukují převážně až na NH^. Příklad 4 je pozoruhodný tím, že v něm bylo použito jako výchozí látky pro katalyzátor plynové čisticí hmoty, která je samozřejmě jeětě levnější než směsi kysličníku železa a chrómu a představuje ekonomicky obzvlášt výhodné řešení.

Claims (6)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1. Způsob katalytického zpracování surového plynu vyrobeného částečnou oxidací levného a/nebo tekutého uhlíkatého materiálu při teplotách 1 000 až 2 000 °C, vyznačující se tím, že surový plyn zbavený prachových nečistot a ochlazený na teplotu 70 až 250 °C se vede při tlaku 0,1 až 10 MPa prostorovou rychlostí 3 000 až 30 000 Nm plynu na m katalyzátoru za hodinu přes katalyzátor, který obsahuje jako aktivní složku železo v množství 2 až 65 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru, ve formě sirníku železnatého.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že katalytické zpracování surového plynu probíhá při teplotě od 90 do 200 °C a tlaku od 0,2 do 6 MPa.
  3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se použije katalyzátoru, v jehož výchozím materiálu je železo obsaženo nejprve ve formě kysličníku nebo hydroxidu, který se převede na sirník reakcí se sirovodíkem obsaženým v surovém plynu nebo stykem s plynem obsahujícím sirovodík, sirouhlík a/nebo merkaptany.
  4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se jako výchozího materiálu katalyzátoru použije kysličníků železa a chrómu s hmotnostním poměrem železa ke chrómu 5 : 1 až 15 : 1.
  5. 5. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se jako výchozího materiálu katalyzátoru použije plynárenské čisticí hmoty obsahující hydroxid železitý.
  6. 6. Způsob podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že se použije katalyzátorů, jejichž aktivní složka je fixována na povrch nosných těles, snižujících svým tvarem úbytek tlaku v katalyzátorovém loži.
CS615281A 1981-08-17 1981-08-17 Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací CS234031B2 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS615281A CS234031B2 (cs) 1981-08-17 1981-08-17 Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS615281A CS234031B2 (cs) 1981-08-17 1981-08-17 Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS234031B2 true CS234031B2 (cs) 1985-03-14

Family

ID=5407911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS615281A CS234031B2 (cs) 1981-08-17 1981-08-17 Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS234031B2 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0100512B1 (en) Reaction mass, method for the manufacture thereof and use thereof
RU2417825C2 (ru) Способ очистки газов, полученных из установки газификации
US5401282A (en) Partial oxidation process for producing a stream of hot purified gas
US3574530A (en) Method of removing sulfur dioxide from waste gases
US3644087A (en) Process for scrubbing sulfur dioxide from a gas stream
De Angelis Natural gas removal of hydrogen sulphide and mercaptans
CA1041737A (en) Process for producing sulfur from sulfur dioxide
EP0091392B2 (en) Sulfur removal from a gas stream
JPS627960B2 (cs)
CA2124147A1 (en) Partial oxidation process for producing a stream of hot purified gas
RU2409517C2 (ru) Способ получения серы из сернистого ангидрида
US4552750A (en) Process for the reaction of carbon monoxide with steam, with formation of carbon dioxide and hydrogen and use of a catalyst for this purpose
CA2261412A1 (en) Process for the purification of gasification gas
US4008169A (en) Preparation of iron oxide sorbent for sulfur oxides
US4166101A (en) Process of the preparation of a hydrogen-rich gas and the catalyst used in the process
US3728439A (en) Treatment of a sulfite containing aqueous steam to selectively produce elemental sulfur
EP0378892B1 (en) Partial oxidation of sulfurcontaining solid carbonaceous fuel
US3778501A (en) Regeneration of flue gas desulfurization sorbents
EP0066309B1 (en) Sulphur recovery process
US5112586A (en) Process for purification of synthesis gas
US3579302A (en) Method of forming sulfur from so2-containing gases
CS234031B2 (cs) Způsob katalytického zpracováni surového plynu vyrobeného částečnou oxidací
US4155985A (en) Process of purifying gases
US3574097A (en) Treating a water stream containing a water-soluble sulfite compound
US4755372A (en) Catalytic sulfur degassing