EA032562B1 - Способ окисления газа, содержащего hs и/или sпар до so - Google Patents

Способ окисления газа, содержащего hs и/или sпар до so Download PDF

Info

Publication number
EA032562B1
EA032562B1 EA201691024A EA201691024A EA032562B1 EA 032562 B1 EA032562 B1 EA 032562B1 EA 201691024 A EA201691024 A EA 201691024A EA 201691024 A EA201691024 A EA 201691024A EA 032562 B1 EA032562 B1 EA 032562B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalytically active
active material
oxidation
catalyst
gas
Prior art date
Application number
EA201691024A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201691024A1 (ru
Inventor
Петер Шоубие
Ёаким Раймер Тёгерсен
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
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
Priority claimed from EP13195222.8A external-priority patent/EP2878358A1/en
Priority claimed from EP13195223.6A external-priority patent/EP2878367A1/en
Application filed by Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201691024A1 publication Critical patent/EA201691024A1/ru
Publication of EA032562B1 publication Critical patent/EA032562B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8612—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8606—Removing sulfur compounds only one sulfur compound other than sulfur oxides or hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/869—Multiple step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/6527—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/888—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20776—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/904—Multiple catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/306—Organic sulfur compounds, e.g. mercaptans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/308—Carbonoxysulfide COS
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63—Pore volume

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

В широком понимании настоящее изобретение относится к способу окисления соединений, содержащих серу в окислительном состоянии менее +4, таких как HS и/или Sпар до SO, при этом указанный способ включает приведение в контакт газа и окислителя с каталитически активным материалом, включающим оксид V и оксид W, и одного или нескольких носителей, взятых из группы, состоящей из AlO, SiO, SiC и TiO, при необходимости в присутствии других элементов в концентрации менее 1 мас.% при температуре от 180 до 290°С, при этом преимуществом указанной температуры является высокая эффективность использования энергии и преимуществом использования указанных элементов является то, что они обладают низкой склонностью к образованию сульфатов при указанных условиях, в результате чего преимущественно стабильность каталитически активного материала повышается. Другими присутствующими элементами могут быть каталитически активные благородные металлы или примеси в перечисленных материалах.

Description

Настоящее изобретение относится к способу окисления газа, содержащего Н28 и/или 88 пар до 8О2.
Н2§ является обычным компонентом отходящих газов во многих отраслях промышленности, включая нефтепереработку и производство вискозного волокна. Н28 обычно может присутствовать вместе с С82, СО8 и СО, в особенности в газообразных отходах при производстве вискозного волокна. Обычным способом снижения сернистых соединений является их удаление путем термического окисления и каталитического окисления, что включает следующие химические реакции:
1) Н28+1,5О2 ->8О2 + Н2О
2) С82+ 1,5 О2 -> СО8 + 8О2
3) СО8+ 1,0 О2-> 8О2 + СО
4) СО + 0,5 О2 -> СО2
Термическое окисление является затратным способом, так как для него необходимо добавление вспомогательного топлива и окисление при температуре выше 850°С, в то время как каталитическое окисление в соответствии с известным уровнем техники осуществляют в присутствии материала, содержащего благородный металл, при этом, как правило, окисление Н28 происходит при температуре выше 280°С, а окисление СО в присутствии серы требует еще более высоких температур до 420°С. Таким образом, для каталитического окисления может также требоваться вспомогательный нагрев.
Известны способы применения катализаторов на основе ванадия, например при селективном восстановлении ΝΟΧ (ЕР 2179792) или окислении 8О2 до 8О3 (ЕР 0419539). Катализатор на основе ванадия также использовали в способе для реакции Н28+СО=СО8+Н2, т.е. для получения Н2 из Н28 путем восстановления СО до СО8 без изменения окислительного состояния серы при температуре 290-330°С. В соответствии с и8 4,427,576 каталитическую активность при окислении 800 ч./млн (ррт) Н28, 100 ч./млн СО8 и 500 ч./млн С82 наблюдали над катализатором, состоящим из меди, ванадия, оксида кремния и оксида титана, при повышенной температуре 380°С. При проведении других опытов при окислении Н28 на катализаторах, содержащих медь, длительные испытания показали сульфатизацию меди до сульфата меди, который обладает пониженной стабильностью. В дополнение, в И8 4,427,576 было продемонстрировано, что в результате комбинированного присутствия меди и ванадия в этом материале снижалась степень конверсии по сравнению с материалом, содержащим только медь.
Тем не менее, в соответствии с настоящим изобретением предоставлен способ окисления сероводорода над катализатором, обладающим стабильностью в отношении образования сульфата при температуре всего лишь 200°С.
Используют каталитически активные материалы на основе ванадия и вольфрама на пористом носителе. Материал может преимущественно иметь монолитный носитель с покрытием из пористого оксида.
Определения
В настоящем документе под термином каталитически активный материал подразумевается материал со способностью уменьшать энергию активации реакции по сравнению с реакцией в газовой фазе. Под термином каталитически активный материал не должен подразумеваться материал с какой-либо специфической физической структурой, а скорее материал, обладающий определенными свойствами для химической реакции.
Как правило, каталитически активный материал состоит из активного компонента, который обеспечивает химическое взаимодействие с реагентами, и пористого носителя, первичной функцией которого является распределение активного компонента по широкой площади и, как правило, в виде множества отдельных кластеров. Кроме того, может присутствовать структурный носитель, основной функцией которого является получение определенной структуры с физической стабильностью для каталитически активного материала. Также могут присутствовать дополнительные компоненты, такие как стабилизаторы, снижающие спекание или другие подобные явления, в результате которых происходит дезактивация кристаллических структур и/или частиц активных компонентов, а также другие активные компоненты.
Монолитный каталитически активный материал или монолитный катализатор представляют собой специфическую физическую конфигурацию катализатора, при которой структурный носитель (который незначительно контактирует или совсем не контактирует с реагирующим газом) покрыт пористым носителем, на который наносят активный материал.
При упоминании по тексту настоящего документа термин непромотированный каталитически активный материал означает материал, не содержащий промоторы окисления СО, т.е. палладий или платину.
При указании концентраций в % или в об.% подразумевается концентрация в объемном процентном отношении (т.е. молярная процентная концентрация для газов).
При указании концентраций в ч./млн (ррт) подразумевается концентрация в объемных частях на миллион (т.е. молярная концентрация в ч./млн для газов).
Для структурного катализатора термин об.% пористости соответствует относительному объему, доступному для воздуха.
- 1 032562
При указании концентраций в мас.% подразумевается концентрация в мас./мас.%.
В широком понимании настоящее изобретение относится к способу окисления газа, содержащего одно или несколько соединений, содержащих серу в окислительном состоянии менее +4, таких как Н28 и/или δ8 пар до 8О2, при этом указанный способ включает приведение в контакт газа и окислителя с каталитически активным материалом, включающим оксид V и оксид и одного или нескольких носителей, выбранных из группы, состоящей из А12О3, 81О2, 81С и Т1О2, при необходимости в присутствии других элементов в концентрации менее 1 мас.% при температуре от 180 до 290°С. Преимуществом указанной температуры является высокая эффективность энергопользования, преимуществом использования указанных элементов является то, что эти элементы обладают низкой склонностью к образованию сульфатов при указанных условиях, в результате чего преимущественно стабильность каталитически активного материала повышается. Другими присутствующими элементами могут быть каталитически активные благородные металлы или примеси в перечисленных материалах.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения указанный каталитически активный материал содержит от 1, 2 или 3 до 4, 5, 10, 25 или 50 мас.% ^О5, в результате чего преимущественно можно достичь оптимального соотношения низкой себестоимости при низких концентрациях и высокой активности при низких температурах и при более высоких концентрациях.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения каталитически активный материал или пористый носитель содержит Т1О2 предпочтительно анатазной формы, преимуществом этого является то, что Т1О2, в особенности анатазной формы, является высокопористым материалом и, таким образом, обладает активностью в качестве носителя катализатора.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения пористый носитель содержит 81О2 предпочтительно в виде диатомовой земли или высокопористого синтетического диоксида кремния, преимуществом этого является то, что 81О2, в частности в виде диатомовой земли и высокопористого синтетического диоксида кремния, являются высокопористыми материалами и, таким образом, обладают активностью в качестве носителя катализатора.
В соответствии с настоящим изобретением каталитически активный материал также содержит стабилизирующий компонент \УО3. в результате чего преимущественно происходит стабилизация активной кристаллической структуры, такой как структура ванадий/анатаз, таким образом, обеспечивается больший срок службы каталитически активного материала.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения указанный каталитически активный материал содержит от 2 или 3 до 5, 10 или 50 мас.% ^О3, в результате чего преимущественно можно достичь оптимального соотношения высокой стабилизации с высокими концентрациями и пониженной себестоимости при использовании более низких концентраций \УО3.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения указанный каталитически активный материал присутствует в виде монолитного катализатора, который предпочтительно содержит структурный носитель, выполненный из металла, стекловолокна с высоким содержанием кремния, стеклянной бумаги, карбида кремния и кордиерита, и каталитический слой, в результате чего преимущественно можно обеспечить стабильную и четко определенную физическую форму.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения указанный монолитный катализатор имеет пористость от 65 до 80 об.%, в результате чего преимущественно можно обеспечить разумное соотношение между количеством каталитического материала и открытым монолитом с низким перепадом давления.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения каталитический слой указанного монолитного катализатора имеет толщину 10-150 мкм, в результате чего преимущественно получают каталитически активный материал с высоким объемом порового пространства.
В соответствии с частной формой осуществления изобретения указанный катализатор также содержит от 0,01, 0,02 или 0,05 до 1 мас.% благородного металла, предпочтительно Рб или Ρί, так как благородные металлы, в частности Рб и Ρί, преимущественно обладают активностью при окислении СО и СО8.
В широком понимании настоящее изобретение относится к способу окисления газа, содержащего одно или несколько соединений, содержащих серу в окислительном состоянии менее +4, таких как Н28, и/или δ8 пар до 8О2, при этом указанный способ включает приведение в контакт газа и окислителя с каталитически активным материалом при температуре от 180 до 290°С, в результате чего преимущественно для такого способа требуется исходный газ с более низкой температурой по сравнению с аналогичными способами, где используют обычные катализаторы.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения окислителем является О2, и указанный окислитель присутствует, по меньшей мере, в стехиометрическом количестве для окисления серосодержащих соединений до 8О2, в результате чего преимущественно практически все количество серы может быть получено в окисленной форме, которая затем может быть преобразована с использованием известных способов, например в серную кислоту.
Ванадий известен в качестве материала, обладающего каталитической активностью при окислении, однако он ранее не применялся в высоких концентрациях при окислении соединений серы до диоксида
- 2 032562 серы. В контексте настоящего изобретения концентрация оксида ванадия в каталитическом материале составляет более 1 или 2 мас.%.
Высокая активность каталитически активного ванадия требует того, чтобы ванадий был хорошо распределен на пористом носителе. В соответствии с настоящим изобретением такой носитель может предпочтительно содержать оксид титана (Т1О2), возможно в комбинации с оксидом кремния (8ίΘ2) и предпочтительно в высокопористых формах. Для оксида титана предпочтительной формой является анатаз, а оксид кремния предоставляется в виде диатомовой земли или высокопористого синтетического диоксида кремния.
Структура ванадия и оксида титана может быть стабилизирована с помощью соответствующего стабилизатора. Предпочтительным стабилизатором является вольфрамит \УО3. однако специалистам также известны другие материалы.
Не привязываясь к теории, в частности, ванадий обеспечивает высокую каталитическую активность и стабилизируется и/или промотируется с использованием комбинации, где присутствует вольфрам, церий и молибден, которые также преимущественно обладают низкой склонностью к образованию сульфатов при указанных условиях при окислении серы с получением 8О3, в отличие, например, от Си или Мп (см., например, ЕРйук.Сйет, 95,4051-4058 (1991)). Отсутствие сульфатов приводит к повышенной физической стабильности каталитически активного материала.
Для того чтобы обеспечить возможность окисления карбонилов и монооксида углерода при низких температурах, необходим благородный металл. Предпочтительными благородными металлами являются палладий и платина. Необходимо присутствие этих материалов лишь в концентрациях от 0,05 до 1 мас.%.
Для того чтобы обеспечить низкое падение давления, каталитически активный материал может иметь монолитный носитель. Как известно специалистам, существуют различные виды монолитных носителей. Как правило, для этих целей выбирают материалы инертные по своим механическим свойствам, а также по эксплуатационным характеристикам. В качестве примеров можно привести металлические решетки, стекловолокно с высоким содержанием кремния, стеклянную бумагу, карбид кремния и кордиерита.
Стекловолокно с высоким содержанием кремния может содержать 94-95 мас.% 8ίΘ2, 4-5 мас.% А12О3 и некоторое количество Ыа2О, волокна могут иметь плотность 2000-2200 г/л и диаметр 8-10 мкм. В качестве примеров можно привести коммерчески доступное штапельное волокно 81ЬЕХ.
Е-стекло (электротехническое стекловолокно) может содержать 52-56 мас.% 81О2, 12-16 мас.% А12О3, 5-10 мас.% В2О3, 0-1,5 мас.% Т1О2, 0-5 мас.% МдО, 16-25 мас.% СаО, 0-2 мас.% К2О/Ыа2О и 0-0,8 мас.% Ее2Оз.
Каталитический материал может быть нанесен на монолитный носитель, который может иметь форму пластины или гофрированных пластин. Монолитный носитель содержит структурный носитель, такой как листы из Е-стекла, листы стекла с высоким содержанием кремния, карбида кремния или кордиерита, и пористый слой, содержащий Т1О2 и/или 81О2. Пористый слой может наноситься путем погружения структурного носителя в соответствующий раствор в виде жидкой массы. Растворителями для указанных растворов в виде жидкой массы могут выступать вода или смесь органических растворителей (спиртов, алифатических или ароматических растворителей) в зависимости от растворимости связующего вещества. Связующие вещества могут растворяться водой (например, ПВА, ПЭГ) или органическими растворителями (например, ПВП, смолы) и выступать в качестве модификаторов реологических свойств, а также в качестве связующих веществ после испарения растворителей. В качестве альтернативы носитель катализатора может быть сформирован с использованием растворов с низкой вязкостью путем нанесения покрытия методом погружения на структуру с предварительно заданной формой, т.е. на структуру с предварительно нанесенной реактивной грунтовкой. Носитель катализатора может быть сформирован с использованием концентрированных растворов или пластичных смесей путем экструзии или каландрирования с нанесением на металлическую сетку или бумагу из стекловолокна.
Пример 1.
900 г порошка Т1О2 анатазной формы суспендировали в 1100 г раствора тетраизопропил титаната в бутаноле, содержащего 4 мас.% Т1 и 4 мас.% воды. Эту жидкую массу тщательно перемешивали в лабораторном устройстве для растворения для того, чтобы обеспечить получение однородной смеси и для разрушения каких-либо агломератов до менее 400 меш. Для контроля этого использовали гриндометр Епе115еп. Были вырезаны стекломаты с толщиной приблизительно 1 мм и с размерами приблизительно 18 на 5 см. Эти маты погружали в вышеуказанную жидкую массу с получением полностью пропитанных стекломатов. После высушивания материал обжигали при 600°С в течение 2 ч.
После обжига материал носителя катализатора пропитывали растворами из НН4УО3 и (НН4)бНЧ12О40 и подвергали обработке при 400°С на воздухе с получением конечного катализатора, содержащего 3 мас.% У2О5 и 3 мас.% ^О3, с пористостью приблизительно 75%.
Пример 2.
Катализатор, полученный в соответствии с примером 1, дополнительно пропитывали палладием с использованием суспензии в растворе палладий тетраамин бикарбоната в азотной кислоте. Полученная концентрация Рб составляла приблизительно 0,35 мас.%.
- 3 032562
Пример 3.
Производили тестирование непромотированного катализатора, полученного в соответствии с примером 1, при окислении сероводорода Н28.
Поток 380 ч./млн Н28 и 2,9% О2 направляли для контакта непромотированного катализатора при температурах от 172 до 212°С в печи, при этом нормальная часовая объемная скорость составляла 8600 Нм3/ч/м3. Для упрощения оценки данные по относительному количеству Н28, находящемуся как 8О2 в конечном газе, приведены в таблице.
В табл. 1 показаны результаты по этим примерам, в соответствии с которыми было обнаружено, что температура воспламенения для окисления Н28 до 8О2 составляла приблизительно 180°С.
Таблица 1
Температура [°С] Окисление 8 до 8О2
172 55%
177 82%
182 97%
192 100%
212 100%
Пример 4, не в пределах изобретения.
Производили тестирование катализатора, промотированного Ρά, полученного в соответствии с примером 2, при окислении дисульфида углерода, С82, с получением СО в качестве промежуточного продукта.
Поток 904 ч./млн С82, 1769 ч./млн 8О2, 2,3% Н2О и 17% О2 направляли для контакта катализатора, промотированного Ρά, при температурах от 260 до 320°С в печи, при этом нормальная часовая объемная скорость составляла 8800 Нм3/ч/м3.
При аналогичных условиях непромотированный катализатор в соответствии с примером 1 продемонстрировал удовлетворительную активность при окислении серы, однако неудовлетворительную активность при окислении монооксида углерода и карбонила при температуре менее 400°С.
Результаты опытов представлены в табл. 2. При температуре 315°С происходит полное окисление С82 до СО2 и 8О2. При более низких температурах наблюдались некоторые признаки дезактивации относительно окисления СО, однако такая дезактивация была обратимой.
Таблица 2
Промотированный катализатор
Температура [°С] Окисление 8 до 8О2 Окисление С до СО2
262 <70% <65%
291 <80% <90%
315 100% 100%

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ окисления газа, содержащего Н23 и/или 38 пар до ЗО2, при этом способ включает приведение в контакт газа и окислителя с каталитически активным материалом, включающим оксид V и оксид и одного или нескольких носителей, взятых из группы, состоящей из А12О3, 31О2, 81С и Т1О2, при температуре от 180 до 290°С.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каталитически активный материал содержит от 1, 2 или 3 до 4, 5, 10, 25 или 50 мас.% ^О5.
  3. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что носитель является пористым и представляет собой Т1О2, предпочтительно анатазной формы.
  4. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что носитель является пористым и представляет собой 81О2, предпочтительно находящийся в виде диатомовой земли или высокопористого синтетического диоксида кремния.
  5. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что каталитически активный материал содержит от 2 или 3 до 5, 10 или 50 мас.% \\'О3.
  6. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что каталитически активный материал присутствует в виде монолитного катализатора, содержащего структурный носитель.
  7. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что структурный носитель выполнен из металла, стекловолокна с высоким содержанием кремния, стеклянной бумаги, карбида кремния и кордиерита и каталитического слоя.
  8. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что монолитный катализатор имеет пористость от 65 до 80 об.%.
    - 4 032562
  9. 9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что каталитический слой монолитного катализатора имеет толщину 10-150 мкм.
  10. 10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что каталитически активный материал дополнительно содержит от 0,01, 0,02 или 0,05 до 1 мас.% благородного металла, предпочтительно Ρά или Р1.
  11. 11. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что окислитель представляет собой О2 и присутствует, по меньшей мере, в стехиометрическом количестве для окисления серосодержащих соединений до 8О2.
    О
EA201691024A 2013-12-02 2014-11-28 Способ окисления газа, содержащего hs и/или sпар до so EA032562B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13195222.8A EP2878358A1 (en) 2013-12-02 2013-12-02 Catalytic oxidation of a gas comprising hydrogen sulfide
EP13195223.6A EP2878367A1 (en) 2013-12-02 2013-12-02 Catalyst for the oxidation of sulfur compounds
PCT/EP2014/075963 WO2015082352A1 (en) 2013-12-02 2014-11-28 Catalyst for the oxidation of sulfur compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201691024A1 EA201691024A1 (ru) 2016-11-30
EA032562B1 true EA032562B1 (ru) 2019-06-28

Family

ID=51987166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201691024A EA032562B1 (ru) 2013-12-02 2014-11-28 Способ окисления газа, содержащего hs и/или sпар до so

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9776133B2 (ru)
EP (2) EP3077105A1 (ru)
CN (2) CN105992633B (ru)
CA (1) CA2932289C (ru)
EA (1) EA032562B1 (ru)
MY (1) MY185568A (ru)
WO (2) WO2015082351A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041822A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-24 Haldor Topsøe A/S A process for the oxidation of hydrogen sulfide to sulfur trioxide with subsequent sulfur trioxide removal and a plant for carrying out the process
CN104475104B (zh) * 2014-11-05 2018-03-23 杨楠 选择性催化氧化硫化氢催化剂、尾气焚烧催化剂及深度催化氧化硫化氢为硫磺的工艺
CN106311257A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 中国石油化工股份有限公司 用于处理含硫化氢废气的催化焚烧催化剂及其制备方法
EP3466871B1 (en) * 2016-05-26 2021-12-08 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for producing bis(fluorosulfonyl)imide alkali metal salt and bis(fluorosulfonyl)imide alkali metal salt composition
TWI781956B (zh) 2016-10-06 2022-11-01 丹麥商托普索公司 一種清潔黏液製造排氣的方法及用於該方法的催化劑
WO2018065176A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Haldor Topsøe A/S A process for low temperature gas cleaning and a catalyst for use in the process
CN106635184B (zh) * 2016-12-14 2020-07-07 山东迅达化工集团有限公司 制备co气的工艺
WO2018227362A1 (zh) * 2017-06-13 2018-12-20 中国石油化工股份有限公司 一种钒基催化剂及其制备方法
CN107497449B (zh) * 2017-09-06 2020-09-01 淄博天净环保技术有限公司 催化氧化元素硫及硫化物的催化剂及其制备方法和应用
CN108675271B (zh) * 2018-06-07 2020-01-31 万华化学集团股份有限公司 一种含h2s酸性气焚烧制硫酸的方法及焚烧炉气体混合进料装置
CN115734815A (zh) * 2020-06-11 2023-03-03 托普索公司 炭黑废气的催化氧化
CN115138371B (zh) * 2021-03-29 2024-03-12 昆明理工大学 一种还原性硫污染物选择性催化氧化催化剂及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277458A (en) * 1978-07-13 1981-07-07 Institut Francais Du Petrole Process for oxidizing sulfur and sulfur compounds
US4399112A (en) * 1980-04-23 1983-08-16 Societe Nationale Elf Aquitaine Process for the catalytic incineration of residual gases containing a low content of at least one sulfur compound selected from COS, CS2 and the mercaptans and possibility at least one member of the group
US4427576A (en) * 1981-03-13 1984-01-24 Rhone-Poulenc Specialites Chimques Catalyst for oxidation of hydrogen sulfide and/or organosulfur compounds to SO2 and process for preparing the catalyst
US4937058A (en) * 1980-04-23 1990-06-26 Rhone-Poulenc Industries Catalytic oxidation of sulfur compounds
US6497855B1 (en) * 2000-03-22 2002-12-24 Lehigh University Process for the production of hydrogen from hydrogen sulfide
US20050100495A1 (en) * 2003-07-11 2005-05-12 Jean-Francois Chapat Process for eliminating sulfur-containing compounds by direct oxidation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE512868A (ru) * 1951-07-18 1900-01-01
FR2373324A1 (fr) * 1976-12-10 1978-07-07 Inst Francais Du Petrole Procede d'oxydation du soufre et des composes du soufre
US4374819A (en) * 1979-11-13 1983-02-22 Gte Laboratories Incorporated Catalytic process for removing toxic gases from gas streams
FR2538716B1 (fr) * 1983-01-03 1985-07-05 Elf Aquitaine Procede de desulfuration catalytique d'un gaz acide renfermant h2s, et eventuellement une quantite globale d'au plus 3 % en volume de cs2 et/ou cos
DK168701B1 (da) 1988-06-09 1994-05-24 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til ved fremstilling af svovlsyre at udkondensere svovlsyredampe
AT398785B (de) * 1993-03-18 1995-01-25 Kanzler Walter Verfahren zur schwefelrückgewinnung
DE59600021D1 (de) * 1996-02-06 1997-10-16 Maurer Sa Ing A Verfahren zur Herstellung von Viskoseprodukten
ATE240772T1 (de) * 1997-01-06 2003-06-15 Haldor Topsoe As Verfahren zur entschwefelung von gasen
US7122170B2 (en) * 2000-07-25 2006-10-17 Conocophillips Company Catalysts for SPOC™ enhanced synthesis gas production
WO2003082455A2 (en) * 2002-03-25 2003-10-09 Tda Research, Inc. Catalysts and process for oxidizing hydrogen sulfide to sulfur dioxide and sulfur
DE102005022164B4 (de) * 2005-05-13 2009-08-06 Lurgi Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur kontinuierlichen Rückgewinnung von Schwefel aus H2S enthaltendem Gas
JP5192754B2 (ja) 2007-08-22 2013-05-08 三菱重工業株式会社 排ガス処理触媒、及び排ガス処理システム
CN102039136B (zh) * 2009-10-21 2013-01-09 中国石油化工股份有限公司 含硫气体催化焚烧蜂窝状催化剂及制备方法
EP2878367A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-03 Haldor Topsøe A/S Catalyst for the oxidation of sulfur compounds

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277458A (en) * 1978-07-13 1981-07-07 Institut Francais Du Petrole Process for oxidizing sulfur and sulfur compounds
US4399112A (en) * 1980-04-23 1983-08-16 Societe Nationale Elf Aquitaine Process for the catalytic incineration of residual gases containing a low content of at least one sulfur compound selected from COS, CS2 and the mercaptans and possibility at least one member of the group
US4937058A (en) * 1980-04-23 1990-06-26 Rhone-Poulenc Industries Catalytic oxidation of sulfur compounds
US4427576A (en) * 1981-03-13 1984-01-24 Rhone-Poulenc Specialites Chimques Catalyst for oxidation of hydrogen sulfide and/or organosulfur compounds to SO2 and process for preparing the catalyst
US6497855B1 (en) * 2000-03-22 2002-12-24 Lehigh University Process for the production of hydrogen from hydrogen sulfide
US20050100495A1 (en) * 2003-07-11 2005-05-12 Jean-Francois Chapat Process for eliminating sulfur-containing compounds by direct oxidation

Also Published As

Publication number Publication date
CN105792927A (zh) 2016-07-20
CA2932289A1 (en) 2015-06-11
US9776133B2 (en) 2017-10-03
CN105992633B (zh) 2018-11-09
EP3077105A1 (en) 2016-10-12
CN105992633A (zh) 2016-10-05
MY185568A (en) 2021-05-21
WO2015082351A1 (en) 2015-06-11
EP3077082B1 (en) 2018-11-14
WO2015082352A1 (en) 2015-06-11
CA2932289C (en) 2019-08-27
EA201691024A1 (ru) 2016-11-30
US20160296889A1 (en) 2016-10-13
CN105792927B (zh) 2018-04-06
EP3077082A1 (en) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA032562B1 (ru) Способ окисления газа, содержащего hs и/или sпар до so
EP2878367A1 (en) Catalyst for the oxidation of sulfur compounds
Zhang et al. H2S-selective catalytic oxidation: catalysts and processes
KR100439004B1 (ko) 배연탈질용 선택적 환원촉매 및 이의 제조방법
US6602481B1 (en) Catalyst for removing hydrocarbons from exhaust gas and method for clarification of exhaust gas
KR20120046749A (ko) 산화 촉매 및 ｃｏ, ｖｏｃ 및 할로겐화 ｖｏｃ의 분해를 위한 방법
WO2002040152A1 (fr) Catalyseur utile pour purifier des gaz residuaires contenant du methane et procede de purification de gaz residuaires contenant du methane
KR20170128219A (ko) 촉매화된 세라믹 캔들 필터 및 공정 오프가스 또는 배기가스의 정화 방법
JP4203926B2 (ja) 排ガス中の亜酸化窒素などの除去方法と装置
JP4025945B2 (ja) メタン含有排ガスの浄化用触媒およびメタン含有排ガスの浄化方法
EP0715602A1 (en) Catalyst for the selective oxidation of sulfur compounds to elemental sulfur, process for preparing such catalyst and process for the selective oxidation of sulfur compounds to elemental sulfur
JP2010058113A (ja) ＮＯｘ還元のための方法および触媒系
US8097556B2 (en) Exhaust gas-purifying catalyst and method of manufacturing the same
JP4901366B2 (ja) 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒および排ガス中のメタンの酸化除去方法
JP2015134318A (ja) 酸性ガス吸着・除去フィルタ
JP2012196664A (ja) メタンの酸化除去用触媒およびメタンの酸化除去方法
JP5112966B2 (ja) リーンバーン排ガス浄化用触媒
US7732369B2 (en) Method and device for catalytic oxidation and reduction of gases and vapours by crystalline compounds of heavy metals and rare earths
JP2000317307A (ja) 亜酸化窒素分解触媒及びこれを用いた分解方法
JP5610805B2 (ja) 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法
JP4171849B2 (ja) 炭化水素含有排ガスの浄化用触媒および炭化水素含有排ガスの浄化方法
JP2013215718A (ja) メタンの酸化除去用触媒及びメタンの酸化除去方法
JP6103955B2 (ja) メタンの酸化除去用触媒およびメタンの酸化除去方法
KR100537787B1 (ko) 저온산화 활성이 우수한 촉매 및 제조방법
JP4025946B2 (ja) メタン含有排ガス中の炭化水素除去用触媒の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM