EA040440B1 - Catalyst for catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide with simultaneous production of hydrogen - Google Patents

Catalyst for catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide with simultaneous production of hydrogen Download PDF

Info

Publication number
EA040440B1
EA040440B1 EA202190050 EA040440B1 EA 040440 B1 EA040440 B1 EA 040440B1 EA 202190050 EA202190050 EA 202190050 EA 040440 B1 EA040440 B1 EA 040440B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalyst
gas
catalytic
reaction
hydrogen
Prior art date
Application number
EA202190050
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Пьерлоренцо Чинотти
Микеле Колоцци
Симона Кортезе
Марино Миччо
Эмма Пало
Лючия Барбато
Винченцо Пальма
Даниэла Барба
Original Assignee
Некстчем С.П.А.
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 Некстчем С.П.А. filed Critical Некстчем С.П.А.
Publication of EA040440B1 publication Critical patent/EA040440B1/en

Links

Description

Область применения изобретенияScope of the invention

Изобретение относится к катализатору, подходящему для каталитического процесса окисления для извлечения серы из потока газа, содержащего H2S. Изобретение также относится к способу извлечения серы из указанного потока газа с использованием катализатора. Кроме того, изобретение относится к получению водорода, связанному с процессом извлечения серы с помощью катализатора.The invention relates to a catalyst suitable for a catalytic oxidation process for the recovery of sulfur from a gas stream containing H2S. The invention also relates to a process for recovering sulfur from said gas stream using a catalyst. In addition, the invention relates to the production of hydrogen associated with the process of extracting sulfur using a catalyst.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention

Установки для извлечения серы выполнены с возможностью удаления H2S из содержащих H2S кислых газов, поступающих из систем регенерации амина и из стрипперов кислой воды, с получением серы, нетоксичного продукта, который можно хранить и продавать в жидком виде или в твердом виде различным пользователям для различных промышленных применений. Кислые газы из систем регенерации амина и стрипперов кислой воды, содержащие переменное количество H2S, обрабатывают в установке производства серы (SRU), работающей, по существу, на основании модифицированного процесса Клауса, для извлечения основного объема серы, а затем - в секции обработки остаточного газа (TGT) для глубокого извлечения серы. В секции Клауса разрушаются другие примеси, содержащиеся в кислых газах, включая аммиак и углеводороды.The sulfur recovery units are designed to remove H2S from acid gases containing H2S from amine recovery systems and from acid water strippers to produce sulfur, a non-toxic product that can be stored and sold in liquid or solid form to various users for various industries. applications. Acid gases from amine recovery systems and acid water strippers containing variable amounts of H 2 S are treated in a sulfur recovery unit (SRU) operating essentially on a modified Claus process to recover the bulk of the sulfur and then in a treatment section residual gas (TGT) for deep sulfur recovery. The Claus section breaks down other impurities found in acid gases, including ammonia and hydrocarbons.

Модифицированный процесс Клауса сам по себе восстанавливает около 94-96% (2 каталитических стадии) или 95-98% (3 стадии) серы из сырья. Таким образом, когда требуется более высокая степень извлечения серы (SRE), необходима дополнительная обработка остаточного газа процесса Клауса.The modified Claus process itself recovers about 94-96% (2 catalytic steps) or 95-98% (3 steps) of sulfur from the feedstock. Thus, when a higher sulfur recovery (SRE) is required, additional Claus tail gas treatment is necessary.

Модифицированный процесс Клауса включает субстехиометрическое сжигание потока кислого газа в термическом реакторе (термическая стадия) с последующей каталитической конверсией в реакторах Клауса (каталитическая стадия). В секции Клауса одну треть от общего количества H2S окисляют до SO2, реагирующего с оставшимся H2S с образованием серы и воды в соответствии со следующими реакциями:The modified Claus process involves substoichiometric combustion of an acid gas stream in a thermal reactor (thermal stage) followed by catalytic conversion in Claus reactors (catalytic stage). In the Claus section, one third of the total H2S is oxidized to SO2, which reacts with the remaining H2S to form sulfur and water according to the following reactions:

H2S + 1,5 О2 Н2О + SO2 (реакция окисления) (1)H2S + 1.5 O2 H2O + SO2 (oxidation reaction) (1)

H2S + SO2 о 1,5 S2 + 2 Н2О (реакция Клауса) (2)H2S + SO2 o 1.5 S 2 + 2 H2O (Claus reaction) (2)

H2S + 1,5 О2 θ 3 Н2О + 1,5 S2 (общая реакция) (3)H2S + 1.5 O2 θ 3 H2O + 1.5 S2 (general reaction) (3)

Целью процесса является доведение всей реакции до практически полного завершения. H2S, содержащийся в кислом газе, сжигают в термическом реакторе Клауса на специальной горелке с применением воздуха (или в некоторых конкретных случаях обогащенного кислородом воздуха), при этом до SO2 окисляют только одну треть от общего количества H2S, а оставшиеся две трети не участвуют в реакции. Общее количество воздуха равно точному количеству, достаточному для окисления одной трети общего количества H2S и полного окисления всех углеводородов и аммиака, содержащихся в сырье; поэтому молярное соотношение H2S / O2 в сырье составляет около 2:1 с возможностью обеспечения соотношения H2S / SO2 в остаточном газе процесса Клауса точно 2:1 или как можно ближе к этому значению, причем оно представляет собой стехиометрическое соотношение для реакции Клауса, в результате чего, таким образом, увеличивается степень извлечения серы. Во время сжигания кислых газов небольшая часть H2S (как правило, 5-7%) диссоциирует на водород и серу в соответствии со следующей реакцией:The goal of the process is to bring the entire reaction to almost complete completion. The H2S contained in the acid gas is burned in a Claus thermal reactor on a special burner using air (or in some specific cases oxygen-enriched air), while only one third of the total H 2 S is oxidized to SO2, and the remaining two thirds are not involved. in reaction. The total amount of air is equal to the exact amount sufficient to oxidize one third of the total H2S and completely oxidize all hydrocarbons and ammonia contained in the feed; therefore the molar ratio of H 2 S / O2 in the feed is about 2:1 with the possibility of ensuring the ratio of H 2 S / SO2 in the tail gas of the Claus process is exactly 2:1 or as close as possible to this value, and this is the stoichiometric ratio for the Claus reaction , thereby increasing the degree of sulfur recovery. During the combustion of acid gases, a small part of the H 2 S (typically 5-7%) dissociates into hydrogen and sulfur according to the following reaction:

H2S θ Нг + 0,5 S2 (реакция диссоциации или крекинга) (4)H2S θ Hg + 0.5 S2 (dissociation or cracking reaction) (4)

Согласно публикации Clark et al., Alberta Sulphur Research Ltd. (ASRL), образование водорода также происходит в соответствии со следующей реакцией:According to Clark et al., Alberta Sulfur Research Ltd. (ASRL), the formation of hydrogen also occurs according to the following reaction:

H2S + Ог θ 2 Нг + 2 НгО + 2 S2 (реакция образования Нг) (5)H2S + Or θ 2 Hg + 2 HgO + 2 S2 (Hg formation reaction) (5)

Кроме того, протекает несколько побочных реакций, в результате которых разрушаются аммиак и углеводороды, а также образуются карбонилсульфид COS и дисульфид углерода CS2. Чтобы завершить реакции Клауса, необходимо обеспечить подходящую продолжительность нахождения при высокой температуре в термическом реакторе.In addition, several side reactions occur that destroy ammonia and hydrocarbons, and also form carbonyl sulfide COS and carbon disulfide CS2. In order to complete the Claus reactions, it is necessary to provide a suitable residence time at high temperature in the thermal reactor.

После термического реактора Клауса, как правило, устанавливают котел-утилизатор отходящего тепла, в котором выходящий из печи поток охлаждают до около 300°C, а тепло рекуперируют посредством поднимающегося пара высокого давления и в конденсаторе серы, в котором технологический газ охлаждают до точки росы серы посредством поднимающегося пара низкого давления, и отделяют жидкую серу.The Claus thermal reactor is usually followed by a waste heat boiler in which the furnace effluent is cooled to about 300°C and the heat is recovered by high pressure rising steam and in a sulfur condenser in which the process gas is cooled to the sulfur dew point by means of rising low pressure steam, and liquid sulfur is separated.

За термической стадией процесса Клауса обычно следуют две или три каталитические стадии, в каждой из которых предусмотрено применение промежуточного подогревателя газа для доведения температуры газа до оптимальной температуры реакции, каталитического реактора, в котором протекает реакция Клауса, и конденсатора серы, в котором охлаждают газ и конденсируют и отделяют жидкую серу. Реакция Клауса представляет собой экзотермическую равновесную реакцию, для протекания которой термодинамически благоприятными являются низкие температуры. Первый каталитический реактор Клауса частично заполняют катализатором Клауса (на основе оксида алюминия) для усиления реакции Клауса и частично заполняют специальным катализатором с высокой степенью конверсии (на основе диоксида титана) для усиления гидролиза COS и CS2. Второй и третий каталитические реакторы Клауса, если они имеются, обычно заполняют катализатором Клауса (на основе оксида алюминия) для усиления реакции Клауса.The Claus thermal stage is usually followed by two or three catalytic stages, each of which involves the use of a gas reheater to bring the gas temperature to the optimum reaction temperature, a catalytic reactor in which the Claus reaction takes place, and a sulfur condenser in which the gas is cooled and condensed. and separate liquid sulfur. The Claus reaction is an exothermic equilibrium reaction, for which low temperatures are thermodynamically favorable. The first catalytic Claus reactor is partially filled with a Claus catalyst (based on alumina) to enhance the Claus reaction and partially filled with a special high conversion catalyst (based on titanium dioxide) to enhance the hydrolysis of COS and CS 2 . The second and third catalytic Claus reactors, if present, are typically filled with a Claus catalyst (based on alumina) to enhance the Claus reaction.

Чтобы добиться степени извлечения серы >99%, которая обычно требуется для установки для изIn order to achieve a sulfur recovery >99%, which is usually required for a plant for

- 1 040440 влечения серы, за секцией Клауса обычно размещают секцию обработки остаточного газа. За многие годы предложено несколько различных альтернативных процессов для повышения степени извлечения серы, таких как способ SCOT, процесс RAR, процесс CBA, способ CLINSULF/DEGSULF или процесс BSR Selectox. В традиционной секции обработки остаточного газа восстановительного типа технологический газ из секции Клауса предварительно нагревают и объединяют с водородом из внешнего источника перед подачей в реактор гидрогенизации, в котором все соединения серы конвертируют в H2S над специальным катализатором восстановления (на основе оксидов Co и Mo), катализирующем как реакцию гидрогенизации, так и реакцию гидролиза. Продукт реакции охлаждают в башенном охладителе посредством циркуляции пароконденсата. H2S, полученный в реакторе гидрогенизации, извлекают в аминовом поглотителе с помощью специального водного раствора амина и возвращают в секцию Клауса из верхней части колонны регенерации амина, в которой обогащенный раствор отгоняют.- 1 040440 sulfur recovery, after the Claus section is usually placed the tail gas treatment section. Over the years, several different alternative processes have been proposed to improve sulfur recovery, such as the SCOT process, the RAR process, the CBA process, the CLINSULF/DEGSULF process, or the BSR Selectox process. In a traditional reduction type tail gas treatment section, the process gas from the Claus section is preheated and combined with hydrogen from an external source before being fed into the hydrogenation reactor, in which all sulfur compounds are converted to H2S over a special reduction catalyst (based on Co and Mo oxides) catalyzing both a hydrogenation reaction and a hydrolysis reaction. The reaction product is cooled in a cooling tower by circulating steam condensate. The H2S produced in the hydrogenation reactor is recovered in the amine absorber with a special aqueous amine solution and returned to the Claus section from the top of the amine recovery tower where the rich solution is stripped off.

Остаточный газ из аминового поглотителя направляют в печь термического сжигания для окисления остаточного H2S и других соединений серы, таких как COS и CS2, до SO2 перед выбросом в атмосферу через выделенную дымовую трубу.The tail gas from the amine absorber is sent to a thermal combustion furnace to oxidize the residual H2S and other sulfur compounds such as COS and CS2 to SO2 before being released to the atmosphere through a dedicated flue.

Основными недостатками традиционной установки Клауса являются потребность в громоздком и дорогостоящем оборудовании при очень низкой экономической ценности серы, непрерывные выбросы SOx (SO2 и SO3), CO, CO2, NOx, а также следов H2S в атмосферу и непрерывный переброс водорода из сети для восстановления технологического газа в секции TGT.The main disadvantages of the traditional Claus plant are the need for bulky and expensive equipment with a very low economic value of sulfur, continuous emissions of SO x (SO2 and SO 3 ), CO, CO2, NO x , as well as traces of H2S to the atmosphere and continuous transfer of hydrogen from the network for process gas recovery in the TGT section.

В некоторых установках в местах, где водород недоступен, например на газовых месторождениях, восстановительная газовая смесь генерируется в генераторе восстановительного газа за счет субстехиометрического сгорания топливного газа. Основной недостаток такой альтернативной конфигурации заключается в еще более громоздком по размеру оборудовании по сравнению с традиционной установкой Клауса. Это обусловлено на 10-15% более высоким расходом технологического газа из-за высоких количеств инертных веществ (главным образом азота из воздуха и воды и диоксида углерода из процесса сжигания), поступающих из процесса прямоточного сжигания топливного газа.In some installations in locations where hydrogen is not available, such as gas fields, a reducing gas mixture is generated in a reducing gas generator by substoichiometric combustion of the fuel gas. The main disadvantage of this alternative configuration is that the equipment is even more bulky than the traditional Claus plant. This is due to a 10-15% higher process gas consumption due to high amounts of inert substances (mainly nitrogen from air and water and carbon dioxide from the combustion process) coming from the once-through combustion of fuel gas.

Как упомянуто в работе Clark, Catalysis Communications 5 (2004) 743-747, в отрасли уже давно пытаются решить проблему извлечения H2 из H2S. Clark решает эту задачу посредством частичного окисления H2S над катализаторами на основе оксида алюминия. Считается, что ключевым фактором данного процесса является стимуляция реакции H2S и O2 с образованием водорода, воды и серы при контролируемой температуре с помощью внешней печи. Задача снижения выбросов в атмосферу не решена.As mentioned in Clark, Catalysis Communications 5 (2004) 743-747, the industry has long been trying to solve the problem of extracting H 2 from H 2 S. Clark solves this problem by partially oxidizing H 2 S over alumina catalysts. It is believed that the key factor in this process is the stimulation of the reaction of H 2 S and O 2 with the formation of hydrogen, water and sulfur at a controlled temperature using an external furnace. The task of reducing emissions into the atmosphere has not been solved.

В предыдущие годы было предложены несколько альтернативных процессов, ориентированных на термическое или каталитическое частичное окисление H2S.Several alternative processes have been proposed in previous years focusing on thermal or catalytic partial oxidation of H2S.

В патентах США № 6,946,111 и 6,800,269, выданных компании Conoco Inc., описаны процессы удаления H2S из потока газа, содержащего H2S, в первом и из потока отходящего газа, обогащенного H2S, во втором, включающие применение беспламенного реактора с коротким временем контакта, заполненного подходящим катализатором для реакции частичного окисления H2S с образованием серы и воды с применением воздуха, или обогащенного воздуха, или чистого кислорода с соотношением H2S/O2 в сырье около 2:1, с последующим применением зоны охлаждения и конденсатора серы. Основная цель первого патента заключается в десульфировании потока газа, а основная цель второго патента заключается в предложении решения, альтернативного традиционному термическому реактору в установке Клауса. Оба патента основаны на каталитической реакции частичного окисления сероводорода кислородом с образованием серы и воды.US Pat. a catalyst for the partial oxidation reaction of H2S to form sulfur and water using air or enriched air or pure oxygen with an H2S/O2 feed ratio of about 2:1, followed by a cooling zone and a sulfur condenser. The main purpose of the first patent is to desulfurize the gas stream, and the main purpose of the second patent is to offer an alternative solution to the traditional Claus thermal reactor. Both patents are based on the catalytic reaction of the partial oxidation of hydrogen sulfide with oxygen to form sulfur and water.

В патенте США № 7,560,088, выданном компании Conoco Phillips Company, описан процесс удаления серы из потока газа, содержащего H2S, с помощью компактной системы, содержащей зону частичного каталитического окисления в беспламенном реакторе с коротким временем контакта, за которой следует зона с регулируемой температурой, первая зона каталитической реакции Клауса, вторая зона регулирования температуры, первый выход для серы и первый выход для отходящего газа. Основной целью данного патента является предложение решения, альтернативного традиционной установке Клауса, на основе частичного каталитического окисления сероводорода с образованием серы и воды.U.S. Patent No. 7,560,088 to the Conoco Phillips Company describes a process for removing sulfur from a gas stream containing H2S using a compact system comprising a partial catalytic oxidation zone in a flameless reactor with a short contact time followed by a temperature controlled zone, first a Claus catalytic reaction zone, a second temperature control zone, a first sulfur outlet, and a first off-gas outlet. The main purpose of this patent is to propose an alternative solution to the traditional Claus plant based on the partial catalytic oxidation of hydrogen sulfide to form sulfur and water.

В патенте США № 4,481,181, выданном компании GA Technologies Inc., описан процесс удаления серы и извлечения водорода из потока газа, содержащего H2S, связывающий термическое частичное окисление H2S с образованием серы и воды и термическую диссоциацию H2S на водород и серу в одной реакционной зоне, которой предшествует секция нагрева сырья и за которой следуют зона охлаждения и конденсатор серы, с использованием чистого кислорода и значительной доли азота при соотношении H2S / O2 в сырье в диапазоне от 10:1 до 25:1. Основной целью данного патента является осуществление термического разложения сероводорода путем его частичного окисления и диссоциации на серу и водород.US Pat. No. 4,481,181 to GA Technologies Inc. describes a process for removing sulfur and recovering hydrogen from a gas stream containing H 2 S, which couples the thermal partial oxidation of H 2 S to form sulfur and water and the thermal dissociation of H 2 S into hydrogen and sulfur in one reaction zone, preceded by a feed heating section and followed by a cooling zone and a sulfur condenser, using pure oxygen and a significant proportion of nitrogen at a ratio of H 2 S / O2 in the feed in the range from 10:1 to 25:1. The main purpose of this patent is the implementation of thermal decomposition of hydrogen sulfide by its partial oxidation and dissociation into sulfur and hydrogen.

В патенте WO2010/036941, выданном компании Chevron U.S.A. Inc. и Дрексельскому университету, описан способ проведения термической диссоциации H2S при температуре ниже 1600°C с использованием в одном варианте осуществления радикалов H и SH над подходящим плазменным катализатором.In patent WO2010/036941 issued to Chevron U.S.A. Inc. and Drexel University, describes a process for conducting thermal dissociation of H2S at temperatures below 1600° C. using, in one embodiment, H and SH radicals over a suitable plasma catalyst.

Кроме того, в патенте Италии № 1203898, выданном компании Siirtec-Nigi, описан процесс, получивший название HCR, основанный на применении традиционного термического реактора Клауса при немного более высоком соотношении H2S / O2 в сырье для поддержания соотношения H2S/SO2 в остаIn addition, Siirtec-Nigi Italian Patent No. 1203898 describes a process called HCR based on the use of a traditional Claus thermal reactor with a slightly higher H 2 S / O 2 ratio in the feed to maintain the H 2 S / SO ratio. 2 in the rest

- 2 040440 точном газе процесса Клауса на уровне значительно выше 2:1. Основной целью данного процесса является увеличение производства водорода в термическом реакторе и предотвращение переброса водорода в секцию TGT. Кроме того, в указанном процессе не удается избежать выбросов из установки для извлечения серы.- 2 040440 fine gas from the Claus process at a level well above 2:1. The main purpose of this process is to increase the production of hydrogen in the thermal reactor and prevent the transfer of hydrogen to the TGT section. In addition, emissions from the sulfur recovery plant cannot be avoided in said process.

Из приведенного выше описания очевидно, что в прошлом несколько раз пытались предложить эффективную альтернативу традиционной установке Клауса. В частности, некоторые процессы, предлагаемые на протяжении многих лет, основаны на термическом или каталитическом частичном окислении H2S, а некоторые другие процессы ориентированы на термический или каталитический крекинг H2S. Ни в одном из предложенных процессов не предполагалась и не предпринималась попытка реализации конверсии H2S в водород и серу над подходящим катализатором, способным одновременно благоприятствовать обеим реакциям.It is evident from the above description that several attempts have been made in the past to provide an effective alternative to the traditional Claus installation. In particular, some processes proposed over the years are based on thermal or catalytic partial oxidation of H 2 S, and some other processes are oriented towards thermal or catalytic cracking of H2S. None of the proposed processes is expected or attempted to implement the conversion of H2S to hydrogen and sulfur over a suitable catalyst capable of simultaneously favoring both reactions.

В патенте WO2012/154041 описан способ получения водорода из потока газа, содержащего H2S, включающий каталитический окислительный крекинг потока газа с образованием H2 и S2. Целью описанного в настоящем документе изобретения является решение проблемы выбросов газа в атмосферу с одновременным получением ценного экспортного потока водорода.WO2012/154041 describes a process for producing hydrogen from a gas stream containing H2S, including catalytic oxidative cracking of the gas stream to form H2 and S 2 . The purpose of the invention described herein is to solve the problem of gas emissions to the atmosphere while obtaining a valuable hydrogen export stream.

Проблема с потоками газа, содержащими H2S, которые регулярно подают в установки производства серы, заключается в одновременном наличии метана и/или более тяжелых углеводородов. В частности, метан склонен к конверсии в серные соединения, такие как CS2 или COS, что нежелательно.A problem with gas streams containing H2S, which are regularly fed to sulfur recovery plants, is the simultaneous presence of methane and/or heavier hydrocarbons. In particular, methane tends to be converted to sulfur compounds such as CS2 or COS, which is undesirable.

Другой проблемой с потоками газа, содержащими H2S, которые регулярно подают в установки производства серы, является одновременное присутствие аммиака. Аммиак, как правило, конвертируется на термической стадии установки Клауса. Однако термическая конверсия аммиака связана с риском образования твердых солей, таких как сульфиды или сульфиты аммония, в результате неполного сгорания. Изза этих солей закупориваются самые холодные секции установки Клауса, в частности в конденсаторах серы. Для надлежащего сжигания аммиака необходима гомогенная смесь аммиака и воздуха, а также высокая температура пламени. Однако образование оксидов азота способствует окислению диоксида серы, SO2, до триоксида серы, SO2. Затем катализатор Клауса становится сульфированным, а холодные участки установки подвергаются заметной коррозии.Another problem with gas streams containing H2S, which are regularly fed to sulfur plants, is the co-presence of ammonia. Ammonia is usually converted in the thermal stage of the Claus plant. However, the thermal conversion of ammonia is associated with the risk of formation of solid salts such as ammonium sulfides or sulfites as a result of incomplete combustion. These salts clog the coldest sections of the Claus plant, in particular in the sulfur condensers. Proper combustion of ammonia requires a homogeneous mixture of ammonia and air, as well as a high flame temperature. However, the formation of nitrogen oxides promotes the oxidation of sulfur dioxide, SO2, to sulfur trioxide, SO2. The Claus catalyst then becomes sulfonated, and the cold areas of the plant undergo noticeable corrosion.

В патенте WO2014/073966 предложен катализатор, проявляющий активность и селективность в окислительном крекинге H2S, в частности при одновременном присутствии NH3 и/или CH4, и в более общем случае углеродсодержащих соединений. Катализатор содержит железо и молибден на носителе, содержащем алюминий, например оксид алюминия.WO2014/073966 proposes a catalyst that exhibits activity and selectivity in the oxidative cracking of H2S, in particular in the presence of NH 3 and/or CH 4 and more generally carbonaceous compounds. The catalyst contains iron and molybdenum on a support containing aluminum, such as aluminum oxide.

Однако снижение склонности к спеканию при высоких температурах по-прежнему представляет собой проблему в области каталитического окислительного крекинга сероводорода. В другом аспекте желательно повысить стабильность катализатора, например, путем снижения давления пара активных фаз при высоких температурах во время каталитического окислительного крекинга сероводорода. В одном дополнительном аспекте для соответствия все более жестким требованиям рынка к условиям конца рабочего цикла (EOR) катализатора особенно желательна более высокая стабильность. В этой связи особенно эффективно снижение концентрации аммиака на выходе из реактора.However, reducing the tendency to caking at high temperatures is still a problem in the field of catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide. In another aspect, it is desirable to improve the stability of the catalyst, for example, by reducing the vapor pressure of the active phases at high temperatures during the catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide. In one additional aspect, to meet increasingly stringent market requirements for end-of-life (EOR) conditions of the catalyst, higher stability is particularly desirable. In this regard, it is especially effective to reduce the concentration of ammonia at the outlet of the reactor.

Если удастся решить одну или более из этих проблем, катализатор станет более стабильным при высоких температурах по сравнению с описанием в предшествующем уровне техники. В некоторых аспектах изобретения благодаря такому усовершенствованию повышается степень конверсии H2S в процессе реакции. Кроме того, при более высокой стабильности при высоких температурах может также возрастать срок службы катализатора.If one or more of these problems can be solved, the catalyst will become more stable at high temperatures than described in the prior art. In some aspects of the invention, this improvement improves the conversion of H 2 S during the reaction. In addition, higher stability at high temperatures can also increase the life of the catalyst.

В качестве дополнительной предпосылки создания изобретения дана ссылка на публикацию Jiratova et al. Chinese Journal of Catalysis, volume 37, pages 258-267. Это относится к гидродесульфуризирующей активности катализаторов NiMO, нанесенных на полученные механохимическим способом смешанные оксиды Al-CE. В настоящем документе активный металл представляет собой NiMo6.As an additional background to the creation of the invention, reference is made to the publication of Jiratova et al. Chinese Journal of Catalysis, volume 37, pages 258-267. This relates to the hydrodesulfurization activity of NiMO catalysts supported on mechanochemically produced Al-CE mixed oxides. In this document, the active metal is NiMo 6 .

Изложение сущности изобретенияStatement of the Invention

Чтобы наилучшим образом решить одну или более из вышеуказанных задач, в одном аспекте изобретения предложена каталитическая композиция, подходящая для каталитического окислительного крекинга потока газа, содержащего H2S, причем каталитическая композиция содержит по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Ni и их комбинаций, на носителе, содержащем диоксид церия и оксид алюминия, и предпочтительно при условии, что активный металл не содержит NiMo6. Это условие предпочтительно для каталитического продукта как такового и необязательно для катализатора, используемого в установке в способе производства водорода, а также для катализатора, полученного способом получения катализатора, описанным в настоящем документе. Содержащийся в установке катализатор, используемый в способе производства водорода или полученный в соответствии со способом получения катализатора, в некоторых вариантах осуществления содержит NiMo6, а в некоторых других вариантах осуществления отличается от NiMo6.In order to best achieve one or more of the above objectives, in one aspect of the invention, there is provided a catalyst composition suitable for catalytic oxidative cracking of a gas stream containing H 2 S, wherein the catalyst composition contains at least one active metal selected from the group consisting of Fe , Co, Ni and combinations thereof, on a carrier containing cerium dioxide and alumina, and preferably provided that the active metal does not contain NiMo 6 . This condition is preferred for the catalyst product as such, and optionally for the catalyst used in the plant in the hydrogen production process, as well as for the catalyst obtained by the catalyst production process described herein. The catalyst contained in the plant used in the hydrogen production process or obtained in accordance with the catalyst production process contains NiMo 6 in some embodiments and is different from NiMo 6 in some other embodiments.

Изобретение также относится к способу производства водорода из потока газа, содержащего H2S, включающему каталитический окислительный крекинг потока газа с образованием H2 и S2, применение катализатора, содержащего по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, состоящейThe invention also relates to a process for the production of hydrogen from a gas stream containing H2S, including catalytic oxidative cracking of the gas stream with the formation of H 2 and S 2 , the use of a catalyst containing at least one active metal selected from the group consisting of

- 3 040440 из железа, кобальта, никеля и их комбинаций, причем указанный активный металл нанесен на носитель, содержащий диоксид церия и оксид алюминия.- 3 040440 from iron, cobalt, nickel and combinations thereof, wherein said active metal is deposited on a carrier containing cerium dioxide and alumina.

В другом аспекте каталитические композиции изобретения подходят для каталитического окислительного крекинга потока газа, содержащего H2S, в случае одновременного присутствия NH3, и/или CH4, и/или углеродсодержащих соединений. В еще одном аспекте содержащий H2S поток может дополнительно содержать соединения, выбранные из группы, состоящей из COS, RSH, HCN, бензола, толуола, этилбензола и ксилола.In another aspect, the catalyst compositions of the invention are suitable for catalytic oxidative cracking of a gas stream containing H2S in the case of the simultaneous presence of NH 3 and/or CH4 and/or carbonaceous compounds. In yet another aspect, the H 2 S-containing stream may further contain compounds selected from the group consisting of COS, RSH, HCN, benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene.

В другом аспекте изобретение относится к способу получения катализатора, как определено выше или как применено в указанном способе, включающему обеспечение водного раствора предшественников никеля, выбранных из группы, состоящей из тетракарбонила никеля, нитратов никеля, бромидов никеля, хлоридов никеля, фторидов никеля, фосфатов никеля, сульфатов никеля, ацетилацетонатов никеля, ацетатов никеля, фумаратов никеля, глюконатов никеля, цитратов никеля, бензоатов никеля, малеатов никеля, оксалатов никеля, олеатов никеля, стеаратов никеля, комплексов никеля-аммония, тетракарбонила железа, пентакарбонила железа, нонакарбонила железа, нитратов железа, бромидов железа, хлоридов железа, фторидов железа, фосфатов железа, сульфатов железа, ацетилацетонатов железа, ацетатов железа, фумаратов железа, глюконатов железа, цитратов железа, бензоатов железа, малеатов железа, оксалатов железа, олеатов железа, стеаратов железа, стеаратов железа, стеаратов железа, комплексов железааммония, тетракарбонила кобальта, пентакарбонила кобальта, нонакарбонила кобальта, нитратов кобальта, бромидов кобальта, хлоридов кобальта, фторидов кобальта, фосфатов кобальта, сульфатов кобальта, ацетилацетонатов кобальта, ацетатов кобальта, фумаратов кобальта, глюконатов кобальта, цитратов кобальта, бензоатов кобальта, малеатов кобальта, оксалатов кобальта, олеатов кобальта, стеаратов кобальта и комплексов кобальта-аммония.In another aspect, the invention relates to a process for preparing a catalyst as defined above or as used in said process comprising providing an aqueous solution of nickel precursors selected from the group consisting of nickel tetracarbonyl, nickel nitrates, nickel bromides, nickel chlorides, nickel fluorides, nickel phosphates , nickel sulfates, nickel acetylacetonates, nickel acetates, nickel fumarates, nickel gluconates, nickel citrates, nickel benzoates, nickel maleates, nickel oxalates, nickel oleates, nickel stearates, nickel ammonium complexes, iron tetracarbonyl, iron pentacarbonyl, iron nonacarbonyl, iron nitrates , ferrous bromides, ferrous chlorides, ferrous fluorides, ferrous phosphates, ferrous sulfates, ferrous acetylacetonates, ferrous acetates, ferrous fumarates, ferrous gluconates, ferrous citrates, ferrous benzoates, ferrous maleates, ferrous oxalates, ferrous oleates, ferrous stearates, ferrous stearates, stearates iron, complexes of iron ammonium, tetracarbonyl to cobalt, cobalt pentacarbonyl, cobalt nonacarbonyl, cobalt nitrate, cobalt bromide, cobalt chloride, cobalt fluoride, cobalt phosphate, cobalt sulfate, cobalt acetylacetonate, cobalt acetate, cobalt fumarate, cobalt gluconate, cobalt citrate, cobalt benzoate, cobalt oleates, cobalt stearates and cobalt-ammonium complexes.

В еще одном дополнительном аспекте в изобретении предложен способ производства водорода из потока газа, содержащего H2S и необязательно NH3 и/или CH4, включающий каталитический окислительный крекинг потока газа с образованием H2 и S2 с применением катализатора, как определено выше.In another additional aspect, the invention provides a process for producing hydrogen from a gas stream containing H2S and optionally NH 3 and/or CH4, comprising catalytic oxidative cracking of the gas stream to form H2 and S2 using a catalyst as defined above.

Изобретение также относится к установке, подходящей для проведения каталитического окислительного крекинга потока газа, содержащего H2S, причем указанная установка содержит вход для потока кислого газа, содержащего H2S, вход для содержащего кислород потока и реакционную зону каталитического окислительного крекинга, содержащую каталитический материал, подходящий для частичного окисления и крекинга H2S, причем каталитический материал содержит один или более катализаторов, содержащих по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Ni и их комбинаций, нанесенных на носитель, содержащий диоксид церия и оксид алюминия; причем катализатор предпочтительно соответствует приведенному выше определению.The invention also relates to a plant suitable for conducting catalytic oxidative cracking of a gas stream containing H 2 S, and the specified plant contains an inlet for an acid gas stream containing H 2 S, an inlet for an oxygen-containing stream and a catalytic oxidative cracking reaction zone containing catalytic material , suitable for partial oxidation and cracking of H 2 S, and the catalytic material contains one or more catalysts containing at least one active metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and combinations thereof supported on a carrier containing cerium dioxide and aluminum oxide; and the catalyst preferably corresponds to the above definition.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На чертеже схематично представлен пример установки в соответствии с изобретением.The drawing shows schematically an example of an installation according to the invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Изобретение в широком смысле основано на распознавании разумной комбинации по меньшей мере одного каталитически активного металла, выбранного из группы, состоящей из никеля (Ni), железа (Fe), кобальта (Co) и их смесей, нанесенных на носитель, содержащий диоксид церия и оксид алюминия. Каталитическая композиция предпочтительно содержит Ni, более предпочтительно активный металл представляет собой Ni, т.е. единственным активным металлом являлся никель в любой подходящей форме, такой как сульфид.The invention is broadly based on the recognition of a reasonable combination of at least one catalytically active metal selected from the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co) and mixtures thereof, supported on a carrier containing cerium dioxide and oxide aluminum. The catalyst composition preferably contains Ni, more preferably the active metal is Ni, i. e. the only active metal was nickel in any suitable form such as sulfide.

Носитель, содержащий диоксид церия и оксид алюминия, предположительно снижает склонность к спеканию. Неожиданно было обнаружено, что композиции изобретения способствуют снижению давления паров активной фазы, содержащей активный металл, предпочтительно в форме его сульфида, при желаемых условиях реакции. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, полагают, что при снижении склонности к спеканию и/или снижении давления паров активной фазы улучшается термостабильность. В свою очередь, полагают, что при более высокой термостабильности улучшается каталитическая эффективность, поскольку могут быть обеспечены более высокие степени конверсии. Кроме того, при более высокой термостабильности также возрастает срок службы катализаторов.The carrier containing cerium dioxide and alumina is believed to reduce the tendency to caking. Surprisingly, the compositions of the invention have been found to reduce the vapor pressure of an active phase containing an active metal, preferably in the form of its sulfide, under the desired reaction conditions. Without being bound by any theory, it is believed that by reducing the sintering tendency and/or the vapor pressure of the active phase, thermal stability improves. In turn, it is believed that higher thermal stability improves catalytic efficiency because higher conversions can be achieved. In addition, with higher thermal stability, the service life of the catalysts also increases.

В другом аспекте катализаторы изобретения считаются преимущественными с точки зрения условий конца рабочего цикла. По сравнению с ранее описанными катализаторами, работающими в течение аналогичного периода времени, с помощью катализаторов изобретения можно снижать концентрацию аммиака на выходе из реактора. Или в альтернативном варианте осуществления, в котором используют ту же концентрацию аммиака, полученную с использованием ранее описанных катализаторов, новые катализаторы сохраняют стабильность в течение более длительного периода времени.In another aspect, the catalysts of the invention are considered advantageous in terms of end-of-cycle conditions. Compared to previously described catalysts operating for a similar period of time, using the catalysts of the invention can reduce the concentration of ammonia at the outlet of the reactor. Or in an alternative embodiment that uses the same concentration of ammonia obtained using the previously described catalysts, the new catalysts remain stable for a longer period of time.

Следует понимать, что термин нанесенный на носитель катализатор относится к каталитической композиции, содержащей каталитически активную часть (т.е. частицы, которые либо активны, либо конвертированы в активную фазу in situ) и каталитически неактивную часть, причем каталитически неактивная часть (носитель), по существу, составляет большую часть катализатора. Это отличает нанесенный на носитель катализатор от насыпного катализатора, в котором каталитически неактивная часть, как правило, незначительна. Таким образом, в нанесенном на носитель катализаторе каталитически неактивнаяIt should be understood that the term supported catalyst refers to a catalyst composition containing a catalytically active part (i.e. particles that are either active or converted into an active phase in situ) and a catalytically inactive part, and the catalytically inactive part (carrier) essentially makes up the majority of the catalyst. This distinguishes a supported catalyst from a bulk catalyst, in which the catalytically inactive portion is generally negligible. Thus, in the supported catalyst, the catalytically inactive

- 4 040440 часть обычно составляет более 50 мас.% каталитической композиции. Носитель предпочтительно составляет более 60 мас.%, более предпочтительно более 70 мас.% и наиболее предпочтительно более 80 мас.% всей каталитической композиции. В некоторых вариантах осуществления носитель составляет не более 90 мас.% всей композиции, более предпочтительно не более 87 мас.%, наиболее предпочтительно не более 83 мас.%.- 4 040440 part is usually more than 50 wt.% of the catalytic composition. The carrier preferably constitutes more than 60 wt.%, more preferably more than 70 wt.% and most preferably more than 80 wt.% of the entire catalyst composition. In some embodiments, the implementation of the carrier is not more than 90 wt.% of the entire composition, more preferably not more than 87 wt.%, most preferably not more than 83 wt.%.

Каталитически активная часть каталитической композиции содержит по меньшей мере один элемент 4 периода группы VIIIB. В частности, активный металл выбран из группы, состоящей из Fe, Co и Ni. Металл, как правило, присутствует в виде частиц, диспергированных на носителе, в количестве по меньшей мере 1 мас.% и обычно до 50 мас.% каталитической композиции. Носитель содержит оксид алюминия, т.е. (Al2O3). Оксид алюминия может представлять собой, например, альфа-, тета- или гамма глинозем. Кроме того, носитель содержит диоксид церия (CeO2).The catalytically active part of the catalytic composition contains at least one element 4 period group VIIIB. In particular, the active metal is selected from the group consisting of Fe, Co and Ni. The metal is typically present in the form of particles dispersed on the carrier, in an amount of at least 1 wt.% and usually up to 50 wt.% of the catalyst composition. The support contains alumina, ie. (Al2O 3 ). The alumina may be, for example, alpha, theta or gamma alumina. In addition, the carrier contains cerium dioxide (CeO2).

Носитель обычно содержит диоксид церия и оксид алюминия в массовом соотношении для церия (т.е.The support typically contains cerium dioxide and alumina in a weight ratio of cerium (i.e.

масса диоксида церия масса диоксида церия + масса оксида алюминияmass of cerium dioxide mass of cerium dioxide + mass of aluminum oxide

X 100% )X 100% )

от 2 до 50%, предпочтительно в соотношении от 5 до 40%, более предпочтительно от 10 до 30%.2 to 50%, preferably in a ratio of 5 to 40%, more preferably 10 to 30%.

Каталитически активный металл в форме его сульфида присутствует в композиции катализатора, как правило, в диапазоне от 1 до 40 мас.%, предпочтительно от 3 до 35 мас.%, более предпочтительно от 5 до 30 мас.%, наиболее предпочтительно от 8 до 25 мас.%, например 17 мас.% по сравнению с общей массой каталитической композиции, когда катализатор присутствует в виде порошка, или по сравнению с общей массой каталитического слоя, когда катализатор содержит механическую подложку.The catalytically active metal in the form of its sulfide is present in the catalyst composition, typically in the range of 1 to 40% by weight, preferably 3 to 35% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, most preferably 8 to 25% by weight. wt.%, for example 17 wt.% compared to the total weight of the catalyst composition when the catalyst is present in powder form, or compared to the total weight of the catalyst layer when the catalyst contains a mechanical support.

В некоторых вариантах осуществления в соответствующую реакционную камеру можно загрузить несульфидированный катализатор, а активный металл можно сульфидировать путем выдерживания катализатора в потоке газа, подлежащего обработке, в течение определенного времени, предпочтительно от 3 до 12 ч, чтобы сульфировать активный металл и активировать катализатор.In some embodiments, a non-sulfided catalyst may be loaded into an appropriate reaction chamber and the active metal may be sulfided by keeping the catalyst in the gas stream to be treated for a certain amount of time, preferably 3 to 12 hours, to sulphurize the active metal and activate the catalyst.

Катализатор может состоять, по существу, из каталитической композиции, т.е. носителя, содержащего оксид алюминия и диоксид церия, а также содержащегося в нем активного металла. В таком случае катализатор, по существу, будет находиться в соответствующей форме, например порошка, сфер или гранул. Катализатор может также кроме каталитической композиции, содержащей носитель или подлож ку и активные металлы, содержать механическую несущую конструкцию, т.е. подложку.The catalyst may consist essentially of a catalyst composition, ie. carrier containing aluminum oxide and cerium dioxide, as well as the active metal contained therein. In such a case, the catalyst will essentially be in an appropriate form, such as powder, spheres or granules. In addition to the catalytic composition containing a carrier or support and active metals, the catalyst may also contain a mechanical support structure, i.e. substrate.

Следует понимать, что такая подложка не составляет часть каталитической композиции, как определено выше, но является дополнением к ней. Подложка может представлять собой любую структуру, известную в данной области техники как подложка для катализаторов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения подложка может находиться в форме микросфер, пеллет, сфер, монолита с сотовой структурой или пеноматериалов с открытыми ячейками. Подложка может быть сформирована из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида кремния, диоксида титана, их смесей или любого другого подходящего материала, доступного в области каталитических подложек.It should be understood that such a support does not form part of the catalyst composition as defined above, but is in addition to it. The support may be any structure known in the art as a support for catalysts. In one embodiment of the present invention, the support may be in the form of microspheres, pellets, spheres, honeycomb monolith, or open cell foams. The support may be formed from alumina, silica, silica, titanium dioxide, mixtures thereof, or any other suitable material available in the art of catalytic substrates.

Если катализатор содержит подложку, на нее, как правило, наносят каталитическую композицию, состоящую из оксида алюминия, диоксида церия и по меньшей мере одного активного металла, как определено выше.If the catalyst contains a support, it is usually applied to the catalyst composition consisting of alumina, cerium dioxide and at least one active metal, as defined above.

В предпочтительном варианте осуществления каталитически активный металл находится в форме его сульфида. Например, никель предпочтительно находится в форме сульфида никеля, железо предпочтительно находится в форме сульфида железа, а кобальт предпочтительно находится в форме сульфида кобальта.In a preferred embodiment, the catalytically active metal is in the form of its sulfide. For example, nickel is preferably in the form of nickel sulfide, iron is preferably in the form of iron sulfide, and cobalt is preferably in the form of cobalt sulfide.

Каталитическая композиция изобретения может быть получена способом, известным специалисту в данной области техники. Приведена ссылка, например, на публикацию Catalyst Handbook, M.V. Twigg (Ed.), Wolfe Publishing Ltd, 1989, а также на публикацию Structured Catalysts And Reactors, A. Cybulski and J.A. Moulijn (Eds.), Marcel Dekker Inc., 1998 - глава 21 (Transformation of a structured carrier into structured catalyst -трансформация структурированного носителя в структурированный катализатор), стр. 599-615.The catalyst composition of the invention can be obtained by a method known to a person skilled in the art. Reference is made to, for example, Catalyst Handbook, M.V. Twigg (Ed.), Wolfe Publishing Ltd, 1989, and Structured Catalysts And Reactors, A. Cybulski and J.A. Moulijn (Eds.), Marcel Dekker Inc., 1998 - chapter 21 (Transformation of a structured carrier into structured catalyst), pp. 599-615.

Наиболее подходящим способом получают водный раствор предшественника и диспергируют этот раствор на материал носителя. Примеры никельсодержащих предшественников представляют собой неорганические и органические соли никеля, хелаты никеля, кластеры никеля, гидроксиды и оксигидроксиды никеля и металлоорганические комплексы никеля. Примерами таких соединений являются тетракарбонил никеля, нитраты никеля, бромиды никеля, хлориды никеля, фториды никеля, фосфаты никеля, сульфаты никеля, ацетилацетонаты никеля, ацетаты никеля, фумараты никеля, глюконаты никеля, цитраты никеля, бензоаты никеля, малеаты никеля, оксалаты никеля, олеаты никеля, стеараты никеля, комплексы никеля-аммония и т.п. В одном аспекте предшественники катализатора содержат по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Ni(0), Ni(I), Ni(II), Ni(III) и Ni(IV). Предпочтительно применяют Ni(II). Примерами железосодержащих предшественников являются неорганические и органические соли железа, хелаты железа, кластеры железа, гидроксиды и оксигидроксиды железа, а также металлоорганические комплексы железа. Примерами таких соединений являются тетракарбонил железа, пентакарбонил железа, нонакарбонил железа, нитраты железа, бромиды железа, хлориды железа, фториды железа, фосфаты железа, сульфаты железа, ацетилацетонаты железа, ацетаты железа, фумаратыIn the most suitable manner, an aqueous solution of the precursor is prepared and this solution is dispersed onto the carrier material. Examples of nickel-containing precursors are inorganic and organic nickel salts, nickel chelates, nickel clusters, nickel hydroxides and oxyhydroxides, and nickel organometallic complexes. Examples of such compounds are nickel tetracarbonyl, nickel nitrates, nickel bromides, nickel chlorides, nickel fluorides, nickel phosphates, nickel sulfates, nickel acetylacetonates, nickel acetates, nickel fumarates, nickel gluconates, nickel citrates, nickel benzoates, nickel maleates, nickel oxalates, oleates. nickel, nickel stearates, nickel-ammonium complexes, and the like. In one aspect, the catalyst precursors contain at least one metal selected from the group consisting of Ni(0), Ni(I), Ni(II), Ni(III) and Ni(IV). Ni(II) is preferably used. Examples of iron-containing precursors are inorganic and organic iron salts, iron chelates, iron clusters, iron hydroxides and oxyhydroxides, and iron organometallic complexes. Examples of such compounds are iron tetracarbonyl, iron pentacarbonyl, iron nonacarbonyl, iron nitrates, iron bromides, iron chlorides, iron fluorides, iron phosphates, iron sulfates, iron acetylacetonates, iron acetates, fumarates.

- 5 040440 железа, глюконаты железа, цитраты железа, бензоаты железа, малеаты железа, оксалаты железа, олеаты железа, стеараты железа, стеараты железа, стеараты железа, комплексы железа-аммония и т.п. В одном аспекте предшественники катализатора содержат по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Fe(0), Fe(I), Fe(II), Fe(III), Fe(IV), Fe(V), Fe(VI) и Fe(VII). Предпочтительно использовать Fe(II) и/или Fe(III). Примерами кобальтсодержащих предшественников являются неорганические и органические соли кобальта, хелаты кобальта, кластеры кобальта, гидроксиды и оксигидроксиды кобальта и металлоорганические комплексы кобальта. Примерами таких соединений являются тетракарбонил кобальта, пентакарбонил кобальта, нонакарбонил кобальта, нитраты кобальта, бромиды кобальта, хлориды кобальта, фториды кобальта, фосфаты кобальта, сульфаты кобальта, ацетилацетонаты кобальта, ацетаты кобальта, фумараты кобальта, глюконаты кобальта, цитраты кобальта, бензоаты кобальта, малеаты кобальта, оксалаты кобальта, олеаты кобальта, стеараты кобальта и комплексы кобальта и т.п. В одном аспекте предшественники катализатора содержат по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Co(0), Co(I), Co(II), Co(III), Co(IV) и Co(V). Предпочтительно использовать Co(II). Предшественники катализатора могут дополнительно содержать органические лиганды или анионы, такие как ацетат, цитрат, ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) или NTA (нитрилотриацетат).- 5 040440 iron, ferrous gluconates, ferrous citrates, ferrous benzoates, ferrous maleates, ferrous oxalates, ferrous oleates, ferrous stearates, ferrous stearates, ferrous stearates, iron ammonium complexes and the like. In one aspect, the catalyst precursors contain at least one metal selected from the group consisting of Fe(0), Fe(I), Fe(II), Fe(III), Fe(IV), Fe(V), Fe( VI) and Fe(VII). It is preferable to use Fe(II) and/or Fe(III). Examples of cobalt-containing precursors are inorganic and organic cobalt salts, cobalt chelates, cobalt clusters, cobalt hydroxides and oxyhydroxides, and cobalt organometallic complexes. Examples of such compounds are cobalt tetracarbonyl, cobalt pentacarbonyl, cobalt nonacarbonyl, cobalt nitrates, cobalt bromides, cobalt chlorides, cobalt fluorides, cobalt phosphates, cobalt sulfates, cobalt acetylacetonates, cobalt acetates, cobalt fumarates, cobalt gluconates, cobalt benzoates, cobalt citrates. cobalt, cobalt oxalates, cobalt oleates, cobalt stearates and cobalt complexes, and the like. In one aspect, the catalyst precursors contain at least one metal selected from the group consisting of Co(0), Co(I), Co(II), Co(III), Co(IV) and Co(V). Preferably, Co(II) is used. The catalyst precursors may additionally contain organic ligands or anions such as acetate, citrate, EDTA (ethylenediaminetetraacetate) or NTA (nitrilotriacetate).

В наиболее предпочтительном варианте осуществления носитель сначала прокаливают, а затем пропитывают раствором предшественника. Прокаливание предпочтительно выполняют при температуре выше 700°C, более предпочтительно по меньшей мере 750°C, еще более предпочтительно в диапазоне 750-1100°C, наиболее предпочтительно в диапазоне 900-1100°C. Продолжительность процесса прокаливания при желаемой температуре предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 30 ч, более предпочтительно в диапазоне от 13 до 30 ч. Процесс прокаливания предпочтительно проводят в изотермических условиях. Прокаливание предпочтительно осуществляют в присутствии кислорода, более предпочтительно на воздухе. После прокаливания на прокаленный носитель наносят катализатор из активного металла, как описано выше. Например, можно применять способ влажной пропитки или осаждение каталитического металла. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, считается, что с помощью описанного выше прокаливания можно стабилизировать структуру катализатора. Таким образом, полученный катализатор особенно подходит для высоких температур, например 1100°C, применяемых в каталитическом окислительном крекинге. В данном варианте осуществления важно сначала провести стадию прокаливания для получения стабилизированного носителя, а затем нанести на нее каталитический металл. Полагают, что если провести процедуру в обратном порядке, каталитическая структура может измениться таким образом, что каталитический металл будет недоступен для каталитической реакции.In the most preferred embodiment, the support is first calcined and then impregnated with the precursor solution. The calcination is preferably performed at a temperature above 700°C, more preferably at least 750°C, even more preferably in the range of 750-1100°C, most preferably in the range of 900-1100°C. The duration of the calcination process at the desired temperature is preferably in the range of 10 to 30 hours, more preferably in the range of 13 to 30 hours. The calcination process is preferably carried out under isothermal conditions. The calcination is preferably carried out in the presence of oxygen, more preferably in air. After calcination, an active metal catalyst is applied to the calcined carrier as described above. For example, a wet impregnation method or catalytic metal deposition can be used. Without being limited by any theory, it is believed that the calcination described above can stabilize the structure of the catalyst. Thus, the resulting catalyst is particularly suitable for high temperatures, for example 1100° C., used in catalytic oxidative cracking. In this embodiment, it is important to first carry out the calcination step to obtain a stabilized carrier, and then deposit the catalytic metal thereon. It is believed that if the procedure is reversed, the catalytic structure may change such that the catalytic metal is not available for the catalytic reaction.

После осаждения активной фазы предпочтительно выполняют другую стадию прокаливания. В некоторых аспектах эту дополнительную стадию прокаливания можно проводить в тех же условиях и в соответствии с теми же процедурами, которые были упомянуты выше для первой стадии прокаливания.After precipitation of the active phase, another calcination step is preferably carried out. In some aspects, this additional calcination step may be carried out under the same conditions and in accordance with the same procedures as mentioned above for the first calcination step.

Изобретение дополнительно относится к способу производства водорода из потока газа, содержащего H2S, включающему каталитический окислительный крекинг потока газа с образованием H2 и S2, с помощью катализатора, как определено выше.The invention further relates to a process for producing hydrogen from a gas stream containing H2S, comprising catalytic oxidative cracking of the gas stream to form H2 and S2 using a catalyst as defined above.

Следует подчеркнуть, что каталитический окислительный крекинг в соответствии с этим аспектом изобретения представляет собой принципиально иной процесс, отличающийся как от термической стадии, так и от каталитической стадии существующего процесса Клауса. В соответствии с вышеупомянутыми уравнениями реакции (1)-(5) процессы Клауса направлены на доведение вышеуказанной реакции (3) до практически полного завершения. Настоящее изобретение основано на разумном представлении об обеспечении процесса, основанного на побочных реакциях (4) и (5), и стимулировании этих реакций для производства водорода и серы из содержащего H2S потока газа.It should be emphasized that catalytic oxidative cracking in accordance with this aspect of the invention is a fundamentally different process, different from both the thermal stage and the catalytic stage of the existing Claus process. In accordance with the above reaction equations (1)-(5), the Claus processes are aimed at bringing the above reaction (3) to almost complete completion. The present invention is based on the understanding of providing a process based on side reactions (4) and (5) and facilitating these reactions to produce hydrogen and sulfur from an H2S containing gas stream.

Процесс изобретения также принципиально отличается от недавних предложений Clark et al. Ссылки на публикации этих авторов основаны на теории прямого окисления H2S с образованием водорода, воды и серы. При полученной конверсии можно не только избежать образования SO2, но и улучшить процесс конверсии H2S и одновременного производства серы и H2.The invention process is also fundamentally different from the recent proposals by Clark et al. References to the publications of these authors are based on the theory of direct oxidation of H2S with the formation of hydrogen, water and sulfur. With the resulting conversion, not only can the formation of SO2 be avoided, but the process of H2S conversion and the simultaneous production of sulfur and H2 can also be improved.

В настоящем изобретении стадия каталитического окислительного крекинга (COC) заменяет термическую стадию процесса Клауса и/или как термическую стадию процесса Клауса, так и каталитические стадии процесса Клауса. Таким образом, процесс изобретения благоприятствует диссоциации H2S и частичному окислению вместо полного окисления и реакции Клауса. Однако не исключается добавление термической стадии процесса Клауса и/или каталитической стадии процесса Клауса после стадии COC.In the present invention, a catalytic oxidative cracking (COC) step replaces the thermal Claus process step and/or both the thermal Claus process step and the catalytic Claus process steps. Thus, the process of the invention favors H 2 S dissociation and partial oxidation instead of complete oxidation and the Claus reaction. However, the addition of a thermal Claus step and/or a catalytic Claus step after the COC step is not excluded.

Каталитический окислительный крекинг проводят в одной или более реакционных зонах, предпочтительно расположенных в одной реакционной камере. В тексте настоящего документа термин камера может относиться к одной или более реакционным зонам. Реакционную камеру определяют как объем реактора с необязательным слоем катализатора. В одной реакционной камере находится только один тип катализатора. Как правило, реакционная камера является, по существу, цилиндрической, а поток реагента движется в осевом направлении. Если реакционная камера содержит слой катализатора, в осевом направлении потока газа может протекать одна или более реакций. В варианте осуществления, в котором протекает более одной реакции, профиль реакционной конверсии для одной реакции может отличаться от профиля для другой реакции. Иными словами, одна реакция может протекать, например, преимущестCatalytic oxidative cracking is carried out in one or more reaction zones, preferably located in the same reaction chamber. In the text of this document, the term chamber may refer to one or more reaction zones. The reaction chamber is defined as the volume of the reactor with an optional catalyst bed. There is only one type of catalyst in one reaction chamber. As a rule, the reaction chamber is essentially cylindrical, and the reactant flow moves in the axial direction. If the reaction chamber contains a catalyst bed, one or more reactions may take place in the axial direction of the gas flow. In an embodiment in which more than one reaction occurs, the reaction conversion profile for one reaction may be different from that for another reaction. In other words, one reaction can proceed, for example, advantageously

- 6 040440 венно в начале слоя катализатора, а другая реакция, например, может протекать по всей длине слоя катализатора.- 6 040440 vein at the beginning of the catalyst layer, and another reaction, for example, can proceed along the entire length of the catalyst layer.

Изобретение предоставляет специалисту в данной области объяснение, как проводить вышеупомянутые реакции (4) и (5). Благодаря факту, что поток газа подвергают каталитическому окислительному крекингу, специалист в данной области четко понимает, как осуществлять этот процесс.The invention provides a person skilled in the art with an explanation of how to carry out the above reactions (4) and (5). Due to the fact that the gas stream is subjected to catalytic oxidative cracking, the person skilled in the art clearly understands how to carry out this process.

Как правило, катализатор будет традиционным образом обеспечен в слое катализатора, над которым пропускается поток очищаемого газа. Выбор типов слоев и их объемов прямо соответствует компетенции обычного специалиста в данной области техники.Typically, the catalyst will be conventionally provided in a catalyst bed over which a stream of gas to be purified is passed. The choice of layer types and their volumes is directly within the skill of the ordinary person skilled in the art.

Реакционную зону или зоны каталитического окислительного крекинга обеспечивают кислородом. Кислород предпочтительно обеспечивают в виде газа, более обогащенного кислородом по сравнению с воздухом. В качестве источника кислорода предпочтительно применяют поток кислородсодержащего газа, содержащий по меньшей мере 40 об.% кислорода, предпочтительно по меньшей мере 60 об.% кислорода. Более предпочтительно такой кислород обеспечивают в виде, по существу, чистого кислорода, а именно: от 90 до 99 об.% кислорода или практически 100% в зависимости от доступного источника.The reaction zone or zones of catalytic oxidative cracking provide oxygen. The oxygen is preferably provided as a gas that is more oxygenated than air. The oxygen source is preferably an oxygen-containing gas stream containing at least 40% oxygen by volume, preferably at least 60% oxygen by volume. More preferably, such oxygen is provided in the form of substantially pure oxygen, namely 90 to 99% oxygen by volume or substantially 100% depending on the available source.

Применение обогащенного кислородом газа и предпочтительно чистого кислорода связано не только с оптимизацией процесса каталитического окислительного крекинга, но и с такими преимуществами, как исключение чрезмерно громоздкого оборудования, которое могло бы потребоваться с учетом наличия больших объемов инертного газа (азота). Более того, в контексте цели изобретения, которая помимо извлечения серы и снижения выбросов заключается в производстве водорода, будет полезно уменьшить и предпочтительно предотвратить присутствие азота в остаточном газе процесса.The use of an oxygen-enriched gas and preferably pure oxygen is associated not only with the optimization of the catalytic oxidative cracking process, but also with such advantages as the elimination of excessively bulky equipment that would be required given the presence of large volumes of inert gas (nitrogen). Moreover, in the context of the objective of the invention, which in addition to sulfur recovery and emission reduction is to produce hydrogen, it will be beneficial to reduce and preferably prevent the presence of nitrogen in the tail gas of the process.

Количество кислорода, подаваемого в реактор, выбирают таким образом, чтобы соотношение H2S/O2 в сырье было выше типового значения, составляющего около 2:1. Соотношение H2S/O2 в сырье должно предпочтительно находиться в диапазоне 2:1-6:1 или предпочтительно выше 2:1 и до 6:1, более предпочтительно в диапазоне 3:1-5:1, еще более предпочтительно в диапазоне 3,5:1-4,5:1, еще более предпочтительно в диапазоне 3,9:1-4,7:1, наиболее предпочтительно в диапазоне 4:1-4,5:1.The amount of oxygen supplied to the reactor is chosen such that the ratio of H2S/O2 in the feed is above the typical value of about 2:1. The H2S/O2 ratio of the feed should preferably be in the range of 2:1-6:1 or preferably above 2:1 and up to 6:1, more preferably in the range of 3:1-5:1, even more preferably in the range of 3.5 :1-4.5:1, even more preferably in the range of 3.9:1-4.7:1, most preferably in the range of 4:1-4.5:1.

В предпочтительном варианте осуществления способа каталитического окислительного крекинга на основе соотношения H2S/O2 от 4:1 до 4,5:1, наиболее предпочтительно от 4,1:1 до 4,5:1, предпочтительные температуры реакции для одновременного осуществления крекинга и частичного окисления H2S находятся в диапазоне 700-1300°C, предпочтительно в диапазоне 800-1300°C, более предпочтительно в диапазоне 950-1250°C. Наиболее предпочтительно использовать температуру в диапазоне 1050-1100°C.In a preferred embodiment of a catalytic oxidative cracking process based on a H2S/O2 ratio of 4:1 to 4.5:1, most preferably 4.1:1 to 4.5:1, the preferred reaction temperatures for simultaneous cracking and partial oxidation H 2 S are in the range of 700-1300°C, preferably in the range of 800-1300°C, more preferably in the range of 950-1250°C. Most preferably, a temperature in the range of 1050-1100°C is used.

В одном варианте осуществления молярное соотношение NH3/O2 в сырье составляет от 0,1 до 1,5. Предпочтительно молярное соотношение NH3/O2 в сырье составляет 0,1-1,2, более предпочтительно 0,11, наиболее предпочтительно 0,3-1.In one embodiment, the molar ratio of NH3/O2 in the feed is from 0.1 to 1.5. Preferably the molar ratio of NH3/O2 in the feed is 0.1-1.2, more preferably 0.11, most preferably 0.3-1.

В одном варианте осуществления сырье (содержащий H2S кислый газ и кислородсодержащий газ), подаваемое в реакционную зону или зоны каталитического окислительного крекинга, предварительно нагревают для повышения температуры реакции и для увеличения производства водорода и снижения образования SO2.In one embodiment, the feed (containing H2S acid gas and oxygen containing gas) fed to the reaction zone or zones of catalytic oxidative cracking is preheated to increase the reaction temperature and to increase hydrogen production and reduce SO2 formation.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения содержащий H2S кислый газ и кислородсодержащий газ смешивают в статическом смесителе непосредственно перед подачей в каталитический слой реакционной зоны или зон каталитического окислительного крекинга.In one embodiment of the present invention, the H 2 S-containing acid gas and the oxygen-containing gas are mixed in a static mixer just prior to being fed into the catalytic bed of the catalytic oxidative cracking reaction zone or zones.

В одном варианте осуществления концентрация водорода в продукте на выходе из реакционной камеры (после резкого охлаждения) составляет по меньшей мере 3 об.%, предпочтительно по меньшей мере 5 об.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 7 об.%.In one embodiment, the hydrogen concentration in the product at the outlet of the reaction chamber (after quenching) is at least 3% vol, preferably at least 5% vol, most preferably at least 7% vol.

Следует отметить, что реакцию предпочтительно проводят в автотермическом режиме. Это относится к тому факту, что, хотя процесс является предпочтительно адиабатическим, фактически в ходе него осуществляется теплообмен, поскольку реакция окисления является экзотермической, а реакция крекинга является эндотермической, при этом тепло, образующееся при экзотермической реакции, используется в эндотермической реакции.It should be noted that the reaction is preferably carried out in autothermal mode. This refers to the fact that, although the process is preferably adiabatic, in fact, heat exchange occurs during it, since the oxidation reaction is exothermic and the cracking reaction is endothermic, and the heat generated by the exothermic reaction is used in the endothermic reaction.

Во всех случаях полагают, что процесс изобретения за счет разумного выбора катализатора благоприятствует протеканию реакций (4) и (5), а не реакций (1) и (2), что приводит к снижению конверсии H2S, но, с другой стороны, к производству значительно более высокого количества H2 и существенному снижению образования SO2. При снижении конверсии H2S возрастает скорость рециркуляции кислых газов от источника газа, содержащего H2S (например, регенератора амина), в реакционную камеру по сравнению с традиционной установкой Клауса.In all cases, it is believed that the process of the invention favors reactions (4) and (5) rather than reactions (1) and (2) due to a reasonable choice of catalyst, which leads to a decrease in the conversion of H 2 S, but, on the other hand, to the production of a much higher amount of H 2 and a significant reduction in the formation of SO 2 . As the H 2 S conversion decreases, the rate of recirculation of the acid gases from the H 2 S containing gas source (eg, amine regenerator) to the reaction chamber increases as compared to a conventional Claus plant.

Процесс каталитического окислительного крекинга изобретения предназначен для снижения температуры с возможностью обеспечения необходимого равновесия реакции. В результате увеличивается выход водорода и сводится к минимуму образование SO2, что, в свою очередь, способствует сведению к минимуму потребления водорода в секции обработки остаточного газа для восстановления SO2 в H2S.The catalytic oxidative cracking process of the invention is designed to lower the temperature so as to maintain the desired reaction equilibrium. As a result, hydrogen yield is increased and SO2 generation is minimized, which in turn helps to minimize hydrogen consumption in the tail gas treatment section to reduce SO2 to H2S.

В реакционную зону предпочтительно отдельно подают содержащий H2S кислый газ и кислородсодержащий газ и смешивают эти газы перед подачей в каталитический слой.Preferably, the H2S-containing acid gas and the oxygen-containing gas are separately fed into the reaction zone, and these gases are mixed before being fed into the catalytic bed.

Газообразный продукт из реакционной камеры предпочтительно резко охлаждают, чтобы избежать рекомбинации H2 и S2 с образованием H2S, а именно: протекания обратной реакции (4), за счет чего проThe gaseous product from the reaction chamber is preferably rapidly cooled to avoid recombination of H 2 and S 2 with the formation of H 2 S, namely: the reverse reaction (4) occurs, due to which

- 7 040440 цесс становится субоптимальным с точки зрения общей конверсии. Это резкое охлаждение предпочтительно проводят, по существу, мгновенно. Резкое охлаждение предпочтительно осуществляют до температуры ниже 950°C, предпочтительно в диапазоне 600-850°C. Продолжительность нахождения в зоне резкого охлаждения предпочтительно должна быть как можно более короткой, обычно от 10 до 300 мс, предпочтительно от 10 до 100 мс, более предпочтительно от 10 до 50 мс.- 7 040440 the process becomes sub-optimal in terms of overall conversion. This quenching is preferably carried out substantially instantaneously. The quench is preferably carried out to a temperature below 950°C, preferably in the range of 600-850°C. The residence time in the quench zone should preferably be as short as possible, typically 10 to 300 ms, preferably 10 to 100 ms, more preferably 10 to 50 ms.

За зоной резкого охлаждения (которая может представлять собой одну из зон реакционной камеры) предпочтительно следует котел-утилизатор отходящего тепла и конденсатор серы для охлаждения технологического газа и извлечения жидкой серы. Последнюю операцию предпочтительно осуществляют посредством поднимающегося пара высокого или среднего давления в котле-утилизаторе отходящего тепла и пара низкого или среднего давления в конденсаторе серы.The quench zone (which may be one of the reaction chamber zones) is preferably followed by a waste heat boiler and a sulfur condenser to cool the process gas and recover liquid sulfur. The latter operation is preferably carried out by rising high or medium pressure steam in the waste heat boiler and low or medium pressure steam in the sulfur condenser.

В одном варианте осуществления резкое охлаждение газообразного продукта на выходе из реакционной камеры происходит за счет смешивания с водой в конечной части реакционной камеры, и при этом смешивание газа с водой осуществляют с помощью распылителя воды в подходящей смесительной камере непосредственно под слоем катализатора. В наиболее предпочтительном варианте осуществления резкое охлаждение (т.е. быстрое охлаждение) выполняют в первой части двухзонного котла-утилизатора отходящего тепла. В этой зоне с короткими трубами газ, как правило, достигает температуры в диапазоне около 600-700°C, а во второй зоне с традиционными трубами он достигает температуры 300-350°C.In one embodiment, quenching of the gaseous product at the outlet of the reaction chamber occurs by mixing with water at the end of the reaction chamber, and the mixing of gas with water is carried out using a water spray in a suitable mixing chamber immediately below the catalyst bed. In the most preferred embodiment, quenching (ie quenching) is performed in the first part of the dual zone waste heat boiler. In this zone with short pipes, the gas typically reaches a temperature in the range of about 600-700°C, and in the second zone with conventional pipes it reaches a temperature of 300-350°C.

Хотя благодаря процессу изобретения существенно уменьшается образование SO2, некоторое количество SO2 будет неизбежно образоваться в любом случае. Для удаления такого SO2 в способе производства водорода и установке изобретения после стадии каталитического окислительного крекинга предпочтительно располагают секцию обработки остаточного газа (TGT). Секция TGT содержит, например, поглотитель. Секция TGT содержит, например, реактор гидрогенизации, например, расположенный перед (относительно потока газа) поглотителем. Например, часть (к примеру, около 10-15%) получаемого водорода расходуется на восстановление остаточного SO2 до H2S в реакторе гидрогенизации. В связи с гораздо более высоким содержанием водорода и гораздо более низким содержанием SO2 по сравнению с традиционной установкой Клауса стадию восстановления в секции обработки остаточного газа можно выполнять без какого-либо переброса водорода.Although the formation of SO2 is substantially reduced by the process of the invention, some SO2 will inevitably be formed in any case. To remove such SO2 in the hydrogen production process and plant of the invention, a tail gas treatment section (TGT) is preferably located after the catalytic oxidative cracking step. The TGT section contains, for example, an absorber. Section TGT contains, for example, the hydrogenation reactor, for example, located before (relative to the gas flow) absorber. For example, a portion (eg, about 10-15%) of the hydrogen produced is used to reduce residual SO2 to H2S in the hydrogenation reactor. Due to the much higher hydrogen content and much lower SO2 content compared to the conventional Claus plant, the reduction step in the tail gas treatment section can be carried out without any hydrogen transfer.

Остаточный газ предпочтительно предварительно нагревают и подают в реактор гидрогенизации. В этом случае SO2, а также другие остаточные соединения серы, такие как COS и CS2, конвертируют в H2S, который затем удаляют. Такое удаление H2S из остаточного газа после реактора гидрогенизации можно осуществлять традиционным способом, например путем отмывки газа обедненным аминовым раствором в поглотителе, таком как поглотитель TGT.The tail gas is preferably preheated and fed into the hydrogenation reactor. In this case, SO 2 as well as other residual sulfur compounds such as COS and CS 2 are converted to H 2 S, which is then removed. Such removal of H2S from the tail gas after the hydrogenation reactor can be carried out in a conventional manner, for example by scrubbing the gas with a lean amine solution in a absorber such as a TGT absorber.

В одном варианте осуществления за стадией каталитического окислительного крекинга в способе и установке производства водорода изобретения следует одна каталитическая стадия процесса Клауса, предусматривающая применение промежуточного подогревателя газа, каталитического реактора Клауса и конденсатора серы (в указанном порядке по направлению потока газа) для конвертации большей части SO2 в серу и сведения тем самым к минимуму потребления H2 для восстановления SO2 в секции обработки остаточного газа (TGT). В установке каталитическую стадию процесса Клауса, например, проводят после (относительно потока газа) зоны COC и перед (относительно потока газа) секцией TGT.In one embodiment, the catalytic oxidative cracking step in the hydrogen production process and plant of the invention is followed by a single catalytic Claus process step using a gas reheater, a catalytic Claus reactor, and a sulfur condenser (in that order in the direction of gas flow) to convert most of the SO2 to sulfur and thereby minimizing H2 consumption for SO2 recovery in the tail gas treatment (TGT) section. In the plant, the catalytic stage of the Claus process, for example, is carried out after (relative to gas flow) the COC zone and before (relative to gas flow) the TGT section.

В одном варианте осуществления поток водорода, полученный из поглотителя TGT, направляется к границе установки (например, к конечным пользователям), например в установку, выбранную из группы, состоящей из установок гидроочистки, установок гидрокрекинга или установок гидродесульфуризации. Следует отметить, что композиция обогащенного водородом потока из верхней части поглотителя TGT может отличаться в зависимости от таких переменных, как качество сырья SRU (например, состав потока газа, содержащего H2S, подаваемого в реакционную зону COC), конфигурация установки и условия эксплуатации, и может содержать остаточные количества или процентные доли H2O, N2, CO, CO2, H2S, COS и CS2.In one embodiment, the hydrogen stream obtained from the TGT sink is sent to the frontier of the plant (eg, end users), such as a plant selected from the group consisting of hydrotreaters, hydrocrackers, or hydrodesulfurization units. It should be noted that the composition of the hydrogen-rich stream from the top of the TGT absorber may differ depending on variables such as SRU feedstock quality (e.g. composition of the H2S containing gas stream fed to the COC reaction zone), plant configuration and operating conditions, and may contain trace amounts or percentages of H2O, N2, CO, CO2, H2S, COS and CS2.

В предпочтительном варианте осуществления поток водорода, поступающий из поглотителя TGT (например, поток газа из верхней части поглотителя TGT), дополнительно очищают в секции очистки водорода (например, установке абсорбции при переменном давлении). Следует отметить, что состав обогащенного водородом потока из верхней части поглотителя TGT перед очисткой может отличаться в зависимости от таких переменных, как качество сырья SRU (например, состав потока газа, содержащего H2S, подаваемого в реакцию COC), конфигурация установки и условия эксплуатации, и может содержать остаточные количества или процентные доли H2O, N2, CO, CO2, H2S, COS и CS2.In a preferred embodiment, the hydrogen stream coming from the TGT absorber (eg, the gas stream from the top of the TGT absorber) is further purified in a hydrogen purification section (eg, a pressure swing absorption unit). It should be noted that the composition of the hydrogen-rich stream from the top of the TGT absorber prior to purification may differ depending on variables such as SRU feedstock quality (e.g. composition of the H 2 S containing gas stream fed to the COC reaction), plant configuration and operating conditions. , and may contain residual amounts or percentages of H 2 O, N 2 , CO, CO 2 , H 2 S, COS and CS 2 .

Очищенный водород направляется к границе установки или, например, в одну или более установок, выбранных из группы, состоящей из установок гидроочистки, установок гидрокрекинга или установок гидродесульфуризации.The purified hydrogen is sent to the boundary of the plant or, for example, to one or more units selected from the group consisting of hydrotreating units, hydrocracking units or hydrodesulfurization units.

Способ производства водорода необязательно включает стадию обеспечения потока газа, содержащего H2S. Поток газа получают, например, из системы регенерации амина и/или из стриппера кислой воды. Способ необязательно включает стадию регенерации абсорбента на основе амина в системе регенерации амина, например, путем нагревания, с обеспечением таким образом регенерированного абсорбента и потока газа, содержащего H2S, причем поток газа, содержащий H2S, подают в реакцию COC.The hydrogen production process optionally includes the step of providing a gas stream containing H2S. The gas stream is obtained, for example, from an amine recovery system and/or from an acid water stripper. The method optionally includes the step of regenerating the amine-based absorbent in the amine regeneration system, for example by heating, thereby providing the regenerated absorbent and a gas stream containing H 2 S, the gas stream containing H 2 S being fed into the COC reaction.

- 8 040440- 8 040440

Установка изобретения представляет собой, например, установку производства серы (SRU), например, имеющую вход для потока газа, содержащего H2S, соединенный со входом систем регенерации аминов и/или со стриппером кислой воды. Установка изобретения необязательно содержит системы регенерации амина и/или стриппер кислой воды, имеющий выход для потока газа, содержащего H2S, соединенный со входом реакционной зоны каталитического окислительного крекинга. В некоторых вариантах осуществления установка содержит установку COC, содержащую слой катализатора, содержащий катализатор COC (имеющий каталитическую композицию, описанную в способе производства водорода), и установку резкого охлаждения, расположенную после реакционной камеры, и предпочтительно статический смеситель, расположенный перед реакционной камерой COC. Статический смеситель имеет, например, один или более входов для потока газа, содержащего H2S, и один или более входов для кислородсодержащего газа.The plant of the invention is, for example, a sulfur recovery unit (SRU), for example, having an inlet for a gas stream containing H2S connected to an inlet of amine recovery systems and/or an acid water stripper. The plant of the invention optionally comprises amine recovery systems and/or an acid water stripper having an outlet for a gas stream containing H 2 S connected to an inlet of a catalytic oxidative cracking reaction zone. In some embodiments, the plant comprises a COC plant comprising a catalyst bed containing a COC catalyst (having the catalyst composition described in the hydrogen production process) and a quench unit located downstream of the reaction chamber, and preferably a static mixer located upstream of the COC reaction chamber. The static mixer has, for example, one or more inlets for a gas stream containing H2S and one or more inlets for an oxygen-containing gas.

На чертеже схематично представлен пример установки в соответствии с изобретением.The drawing shows schematically an example of an installation according to the invention.

Стадия (3) COC или секция (3) COC включает установку (4) COC, содержащую реакционную камеру (42) COC, причем камера содержит слой катализатора с катализатором COC, имеющим композицию, описанную в настоящем документе. Установка COC дополнительно содержит котел-утилизатор (6) отходящего тепла для охлаждения, например резкого охлаждения, продукта реакции и поднимающегося пара; котел (6) представляет собой, например, кожухотрубный теплообменник. Установка (4) COC дополнительно содержит предпочтительный статический смеситель (5), расположенный перед камерой COC, для смешивания кислого газа с кислородсодержащим газом (41), причем кислый газ представляет собой, например, кислый газ (1) из одной или более установок регенерации амина и/или кислый газ (2) из одного или более стрипперов кислой воды. Стадия (3) COC дополнительно содержит (первый) конденсатор (7) серы, например теплообменник, имеющий выход (8) для серы и выход (14) для газа, который находится в сообщении по текучей среде со входом секции TGT, необязательно (как показано) через необязательную каталитическую стадию (12) процесса Клауса, в частности, с промежуточным подогревателем (9) этой стадии. Повторно нагретый газ подают в первый каталитический реактор (10) Клауса, выход которого соединен со вторым конденсатором (11) серы, который также имеет выход (8) для серы и выход (15) для газа, который подают в секцию (13) TGT.The COC stage (3) or COC section (3) includes a COC unit (4) comprising a COC reaction chamber (42), the chamber containing a catalyst bed with a COC catalyst having the composition described herein. The COC plant further comprises a waste heat boiler (6) for cooling, such as quenching, the reaction product and rising steam; the boiler (6) is, for example, a shell and tube heat exchanger. The COC unit (4) further comprises a preferred static mixer (5) located upstream of the COC chamber for mixing acid gas with oxygen-containing gas (41), the acid gas being, for example, acid gas (1) from one or more amine recovery units. and/or acid gas (2) from one or more acid water strippers. Stage (3) COC additionally contains a (first) sulfur condenser (7), for example, a heat exchanger having a sulfur outlet (8) and a gas outlet (14), which is in fluid communication with the inlet of the TGT section, optionally (as shown ) through the optional catalytic stage (12) of the Claus process, in particular with the reheater (9) of this stage. The reheated gas is fed into the first Claus catalytic reactor (10), the outlet of which is connected to the second sulfur condenser (11), which also has a sulfur outlet (8) and a gas outlet (15), which is fed to the TGT section (13).

Согласно иллюстрации, предпочтительная секция TGT содержит поглотитель (25), вход которого находится в сообщении по текучей среде с указанным выходом (14) для газа секции (3) COC для удаления H2S из потока газа из секции COC или из необязательной секции Клауса. Секция TGT дополнительно предпочтительно содержит регенератор (27) для регенерации насыщенной абсорбирующей жидкости из поглотителя. Более предпочтительно секция (13) TGT содержит необязательный предварительный нагреватель (16) TGT, принимающий газ из необязательного второго конденсатора (11) серы или из первого конденсатора (7) серы, и имеет выход, соединенный с предпочтительным реактором (18) гидрогенизации, который необязательно содержит катализатор гидрогенизации и необязательно не имеет никакого входа для внешнего сырьевого H2. Реактор гидрогенизации имеет выход для газа, соединенный с необязательным котлом-утилизатором (19) отходящего тепла TGT, для охлаждения газа путем теплообмена, например с подпиточной водой для котла, который имеет выход, соединенный с башенным охладителем (20). В башенном охладителе (20) газ охлаждают путем циркуляции конденсата (21). В башенном охладителе имеется выход для газа в верхней части, который соединен со входом поглотителя (25), в котором, например, для абсорбции оставшегося H2S в потоке газа циркулирует обедненный аминовый раствор (26). Поглотитель (25) имеет выход для газа (34) в верхней части, причем поток (34) газа обогащен водородом. Поток газа необязательно дополнительно очищают в установке (43) очистки, такой как установка адсорбции при переменном давлении, с получением потока (44) очищенного товарного водорода. Поглотитель (25) имеет выход (28) для абсорбирующей жидкости в нижней части, соединенный через насос (29) и теплообменник (30) с установкой регенерации (27) амина, в которой регенерацию раствора осуществляют, например, путем нагревания. Установка регенерации (27) амина представляет собой, например, колонну, выполненную с возможностью отгонки аминового раствора, и имеет, например, выход для газа (33) в верхней части, в которой газ подают, например, на стадию (3) COC, и выход для регенерированного или обедненного аминового абсорбента, подаваемого в поглотитель (25), например, через насос (31), через теплообменник (30) для теплообмена с насыщенным аминовым раствором и через охладитель (32). Башенный охладитель (20) дополнительно имеет выход в нижней части для жидкости, например охлаждающей воды, которая частично рециркулирует, предпочтительно через насос (22) и охладитель (23), и которая частично (24) продувается и направляется к границе установки.As illustrated, the preferred TGT section contains an absorber (25) whose inlet is in fluid communication with said gas outlet (14) of the COC section (3) to remove H 2 S from the gas stream from the COC section or from the optional Claus section. The TGT section further preferably comprises a regenerator (27) for regenerating the rich absorbent liquid from the absorber. More preferably, the TGT section (13) comprises an optional TGT preheater (16) receiving gas from an optional second sulfur condenser (11) or from a first sulfur condenser (7) and has an outlet connected to a preferred hydrogenation reactor (18), which optionally contains a hydrogenation catalyst and optionally has no input for external H2 feed. The hydrogenation reactor has a gas outlet connected to an optional TGT waste heat recovery boiler (19) for cooling the gas by heat exchange, for example with boiler make-up water, which has an outlet connected to the cooling tower (20). In the cooling tower (20), the gas is cooled by circulating condensate (21). The cooling tower has a gas outlet at the top which is connected to an absorber inlet (25) in which, for example, a depleted amine solution (26) is circulated in the gas stream to absorb the remaining H 2 S. The absorber (25) has a gas outlet (34) in the upper part, and the gas stream (34) is enriched in hydrogen. The gas stream is optionally further purified in a purification unit (43), such as a pressure swing adsorption unit, to obtain a purified commercial hydrogen stream (44). The absorber (25) has an outlet (28) for the absorbent liquid in the lower part, connected via a pump (29) and a heat exchanger (30) to an amine regeneration unit (27), in which the solution is regenerated, for example, by heating. The amine recovery plant (27) is, for example, a column capable of stripping the amine solution and has, for example, a gas outlet (33) at the top, in which gas is fed to, for example, the COC stage (3), and an outlet for regenerated or depleted amine absorbent supplied to the absorber (25), for example, through a pump (31), through a heat exchanger (30) for heat exchange with a saturated amine solution and through a cooler (32). The cooling tower (20) additionally has an outlet at the bottom for liquid, for example cooling water, which is partially recirculated, preferably through a pump (22) and cooler (23), and which is partially (24) blown and directed to the installation boundary.

Регенератор (27), например, используют отдельно и дополнительно к установке регенерации амина, которая является источником кислого газа (1), или, например, регенератор (27) обрабатывает абсорбент из дополнительных поглотителей, отличных от поглотителя (25), или, например, поглотитель (25) используют не только для потока газа из охладителя (20) резкого охлаждения, но и для какого-либо магистрального источника кислого газа.The regenerator (27), for example, is used separately and in addition to the amine regeneration unit, which is the source of acid gas (1), or, for example, the regenerator (27) processes absorbent from additional absorbents other than absorber (25), or, for example, absorber (25) is used not only for the gas flow from the quench cooler (20), but also for any main source of acid gas.

Общий источник или внешний источник кислого газа в способе и установке производства водорода изобретения представляет собой, например, процесс, в ходе которого образуется кислый газ, например процесс обработки природного газа или процесс очистки сырой нефти, или представляет собой, наприThe common source or external source of acid gas in the hydrogen production process and plant of the invention is, for example, a process in which acid gas is generated, such as a natural gas treatment process or a crude oil refining process, or is, for example

- 9 040440 мер, установку, в которой образуется кислый газ, такую как нефтеперерабатывающий завод, установка по переработке природного газа, установка газификации или установка синтеза газа. Процесс или установка, в которых образуется кислый газ, включает, например, удаление серосодержащих компонентов из потока, например природного газа и дымового газа, например, с применением абсорбции и десорбции, причем, например, десорбцию осуществляют с помощью установки регенерации амина, обеспечивающей кислый газ (1).- 9 040440 measures, an installation in which acid gas is produced, such as an oil refinery, a natural gas processing plant, a gasification plant or a gas synthesis plant. The process or plant that generates acid gas includes, for example, removing sulfur-containing components from the stream, such as natural gas and flue gas, for example, using absorption and desorption, and, for example, stripping is carried out using an amine recovery unit providing acid gas (1).

Способ производства водорода предпочтительно осуществляют на установке, описанной в настоящем документе. Предпочтения применительно к каталитической композиции и способу получения катализатора в равной степени применимы к катализатору, содержащемуся в слое катализатора установки и используемому в способе производства водорода.The hydrogen production process is preferably carried out in the plant described herein. Preferences with respect to the catalyst composition and the catalyst production method apply equally to the catalyst contained in the plant catalyst bed and used in the hydrogen production process.

ПримерыExamples

Изобретение далее будет проиллюстрировано со ссылками на нижеследующие примеры, не имеющие ограничительного характера.The invention will now be illustrated with reference to the following non-limiting examples.

Пример 1. Получение катализатора.Example 1. Obtaining a catalyst.

Катализаторы на основе NiS с номинальной сульфидной нагрузкой в диапазоне от 9 до 25 мас.% были получены методом пропитки по влагоемкости носителя, содержащего оксид алюминия и диоксид церия.NiS-based catalysts with a nominal sulfide load in the range from 9 to 25 wt.% were obtained by the method of impregnation according to the moisture capacity of the support containing aluminum oxide and cerium dioxide.

В процедуре получения оксида церия, нанесенного на оксид алюминия, использовали водный раствор подходящей соли-предшественника в форме нитрата церия и Al2O3 в форме порошка. Носитель из Al2O3 предварительно обрабатывали при температуре 600°C (10°С/мин) в течение 2 ч.The procedure for preparing cerium oxide supported on alumina used an aqueous solution of a suitable precursor salt in the form of cerium nitrate and Al 2 O 3 in powder form. The Al 2 O 3 support was pretreated at 600°C (10°C/min) for 2 h.

Для получения различных образцов водный раствор приемлемой соли церия в подходящей концентрации использовали для пропитки 10 г носителя. Этот раствор на полчаса помещали на пластину при перемешивании и нагревании до 100°C. После этого образцы сушили и прокаливали на воздухе при температуре 1100°C в течение периода времени в диапазоне от 15 до 30 ч.To prepare various samples, an aqueous solution of a suitable cerium salt at an appropriate concentration was used to impregnate 10 g of support. This solution was placed on a plate for half an hour with stirring and heating to 100°C. After that, the samples were dried and calcined in air at a temperature of 1100°C for a period of time ranging from 15 to 30 hours.

Для пропитки никелем носителя из церия/оксида алюминия использовали водный раствор шестиводного азотнокислого никеля с молярной концентрацией в диапазоне 1 -3 М. Кроме того, в этом случае раствор на полчаса наносили на пластину при нагревании до 100°C. После этого образцы сушили и прокаливали на воздухе при температуре 1100°C в течение 15 ч. После прокаливания катализаторы восстанавливали до желаемой гранулометрии и сульфидировали. Для такой процедуры поток газа, обогащенный H2S в концентрации от 5 до 50 об.%, необходимо подавать в реактор во время нагрева с линейным изменением температуры от 2 до 40°С/мин до температуры 800-1200°C в течение 1-8 ч.For nickel impregnation of the cerium/alumina support, an aqueous solution of nickel nitrate hexahydrate with a molar concentration in the range of 1-3 M was used. In addition, in this case, the solution was applied to the plate for half an hour while heating to 100°C. After that, the samples were dried and calcined in air at a temperature of 1100°C for 15 h. After calcination, the catalysts were reduced to the desired granulometry and sulfided. For such a procedure, a gas stream enriched with H2S at a concentration of 5 to 50 vol.% must be fed into the reactor during heating with a linear temperature change from 2 to 40°C/min to a temperature of 800-1200°C for 1-8 hours .

В частности, сульфидирующую обработку проводили для лабораторных исследований в кварцевом реакторе, содержащем катализатор, подлежащий сульфированию. В частности, стадию активации осуществляли путем подачи газообразного потока, содержащего N2 и H2S, в концентрации 20 об.%, повышения температуры до 1000°C при скорости нагрева 20°С/мин в течение 2 ч. в изотермических условиях.In particular, the sulfiding treatment was carried out for laboratory studies in a quartz reactor containing a catalyst to be sulfonated. In particular, the activation step was carried out by supplying a gaseous stream containing N2 and H2S at a concentration of 20% by volume, raising the temperature to 1000°C at a heating rate of 20°C/min for 2 hours under isothermal conditions.

Пример 2. Лабораторное исследование катализатора.Example 2. Laboratory study of the catalyst.

Лабораторный процесс включает проведение реакции H2S с кислородом в субстехиометрическом соотношении с одновременным получением элементарной серы и водорода. Часть H2S реагирует с кислородом в экзотермической реакции, в ходе которой выделяется тепло от непрореагировавшего H2S для интенсивной эндотермической реакции.The laboratory process involves the reaction of H2S with oxygen in a substoichiometric ratio with the simultaneous production of elemental sulfur and hydrogen. Some of the H2S reacts with oxygen in an exothermic reaction that releases heat from the unreacted H 2 S for a violent endothermic reaction.

В частности, для реакционного испытания в реактор загружают сульфированный катализатор массой ~ 3 г.In particular, for the reaction test, a sulfonated catalyst weighing ~ 3 g is loaded into the reactor.

Реактор нагревают от температуры окружающей среды до 1000°C со скоростью 20°/мин в потоке, содержащем только азот. После достижения этого значения температуры реактор нагревают до температуры реакции (1050-1060°C) в присутствии потока сырья, содержащего: H2S: 65% O2: 17%, NH3: 6% и N2, а также следовые количества метана и CO2. Время контакта варьируется между 0,5 и 2,2 с.The reactor is heated from ambient temperature to 1000°C at a rate of 20°/min in a stream containing only nitrogen. After reaching this temperature, the reactor is heated to the reaction temperature (1050-1060°C) in the presence of a feed stream containing: H2S: 65% O 2 : 17%, NH 3 : 6% and N2, as well as trace amounts of methane and CO2. The contact time varies between 0.5 and 2.2 s.

После испытания катализатора реактор охлаждают потоком, содержащим H2S (20 об.%), от температуры реакции до 500°C, а затем охлаждают потоком азота до температуры окружающей среды.After testing the catalyst, the reactor is cooled with a stream containing H2S (20 vol.%) from the reaction temperature to 500°C, and then cooled with a nitrogen stream to ambient temperature.

Тестируемые каталитические композиции и полученные результаты приведены ниже в таблице.The tested catalyst compositions and the results obtained are shown in the table below.

--

Claims (11)

Каталитические композиции; условия реакций; результаты лабораторных испытаний № А Композиция 17% NiS/ 5% СеО2/А12Оз Темп. (°C) 1050 H2S конверсия (%) 41 Выход Н2 (%) 4 Селективность SO2 (%) 1,2 Конц. SO2 на выходе (ч.м.д.) 1700 Конц. NH3 на выходе (ч.м.д.) <50catalytic compositions; reaction conditions; laboratory test results No. A Composition 17% NiS/ 5% CeO 2 /A1 2 Oz Temp. (°C) 1050 H 2 S conversion (%) 41 Yield H 2 (%) 4 Selectivity SO 2 (%) 1.2 Conc. SO 2 outlet (ppm) 1700 Conc. NH 3 outlet (ppm) <50 В С 17% NiS/10% СеО2/А12Оз 17% NiS/ 25% СеО2/А12Оз 1020 1050 41 37,5 3 1,7 0,25 0,05 750 120 <50 <50B C 17% NiS/10% CeO 2 /A1 2 Oz 17% NiS/ 25% CeO 2 /A1 2 Oz 1020 1050 41 37.5 3 1.7 0.25 0.05 750 120 <50 <50 D 9% NiS/ 15% СеО2/А12Оз 1050 37,2 3,4 0 0 <75D 9% NiS/ 15% CeO 2 /A1 2 Oz 1050 37.2 3.4 0 0 <75 Е 17% NiS/15% СеО2/А12Оз 1070 44 7 0 0 <50E 17% NiS/15% CeO 2 /A1 2 Oz 1070 44 7 0 0 <50 F 25% NiS/15% СеО2/А12Оз 1050 39 3 0 0 <75F 25% NiS/15% CeO 2 /A1 2 Oz 1050 39 3 0 0 <75 В некоторых из этих лабораторных экспериментов порошок, содержащий катализатор, загружают в реактор и за слоем катализатора помещают слой керамического волокна. Даже после продолжительного времени работы при высоких температурах слой керамического волокна не изменял цвет. Это указывает на то, что металл внутри каталитической композиции, как правило, мало способен переходить в газовую фазу при высокой температуре, поскольку изменение цвета слоя керамического волокна обычно объясняют миграцией металла с поверхности катализатора в газовую фазу.In some of these laboratory experiments, a powder containing a catalyst is loaded into a reactor and a layer of ceramic fiber is placed behind the catalyst bed. Even after a long time at high temperatures, the ceramic fiber layer did not change color. This indicates that the metal within the catalyst composition generally has little ability to go into the gas phase at high temperature, since the discoloration of the ceramic fiber layer is usually attributed to metal migration from the catalyst surface into the gas phase. И наоборот, в аналогичных испытаниях с использованием другого катализатора (содержащего сульфид железа и молибден, нанесенные на носитель, содержащий алюминий) цвет слоя керамического волокна изменился с белого на черный. Одновременно с этим цвет порошка катализатора изменился с черного на серый. Эти явления можно объяснить, если учесть низкую стабильность активных фаз на носителе из оксида алюминия при высоких температурах и при более неблагоприятных условиях конца рабочего цикла, из-за которых происходит миграция сульфидов металлов в слой керамического волокна.Conversely, in similar tests using a different catalyst (containing iron sulfide and molybdenum supported on a support containing aluminum), the color of the ceramic fiber layer changed from white to black. At the same time, the color of the catalyst powder changed from black to grey. These phenomena can be explained if we take into account the low stability of the active phases on the carrier of aluminum oxide at high temperatures and under more unfavorable end-of-cycle conditions, due to which metal sulfides migrate into the ceramic fiber layer. Как сказано выше, в случае катализаторов изобретения это явление не наблюдалось. В одном аспекте это продемонстрировало более высокий уровень стабилизации сульфида никеля, промотированного диоксидом церия-оксидом алюминия, по сравнению с другими катализаторами. Таким образом, эти эксперименты показывают более высокую термическую стабильность катализатора в соответствии с композициями изобретения.As mentioned above, this phenomenon was not observed in the case of the catalysts of the invention. In one aspect, this demonstrated a higher level of stabilization of ceria-alumina promoted nickel sulfide than other catalysts. Thus, these experiments show a higher thermal stability of the catalyst in accordance with the compositions of the invention. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ производства водорода из потока газа, содержащего H2S, включающий каталитический окислительный крекинг потока газа с образованием H2 и S2, применение катализатора, содержащего по меньшей мере один активный металл, выбранный из группы, состоящей из железа, кобальта, никеля и их комбинаций, причем указанный активный металл нанесен на носитель, содержащий диоксид церия и оксид алюминия.1. A method for producing hydrogen from a gas stream containing H2S, including catalytic oxidative cracking of the gas stream with the formation of H2 and S2, the use of a catalyst containing at least one active metal selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, and combinations thereof, moreover, the specified active metal is deposited on a carrier containing cerium dioxide and alumina. 2. Способ по п.1, в котором композиция катализатора содержит никель.2. The method of claim 1 wherein the catalyst composition contains nickel. 3. Способ по п.1 или 2, в котором каталитический окислительный крекинг осуществляют с молярным соотношением H2S/O2 в сырье больше 2:1, предпочтительно в диапазоне от 2:1 до 6:1.3. Process according to claim 1 or 2, wherein the catalytic oxidative cracking is carried out with a molar ratio of H2S/O2 in the feedstock greater than 2:1, preferably in the range of 2:1 to 6:1. 4. Способ по п.3, в котором соотношение находится в диапазоне от 3:1 до 5:1, предпочтительно от 3,5:1 до 4,5:1.4. The method according to claim 3, in which the ratio is in the range from 3:1 to 5:1, preferably from 3.5:1 to 4.5:1. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором каталитический окислительный крекинг осуществляют с применением потока кислородсодержащего газа, содержащего по меньшей мере 40 об.% кислорода, предпочтительно по меньшей мере 60 об.% кислорода.5. A process according to any one of the preceding claims, wherein the catalytic oxidative cracking is carried out using an oxygen-containing gas stream containing at least 40 vol% oxygen, preferably at least 60 vol% oxygen. 6. Способ по п.5, в котором поток кислородсодержащего газа представляет собой кислород, имеющий чистоту 90-100 об.%.6. The method of claim 5, wherein the oxygen-containing gas stream is oxygen having a purity of 90-100% by volume. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором каталитический окислительный крекинг осуществляют при температуре в диапазоне от 700 до 1300°C, предпочтительно в диапазоне от 950 до 1250°C.7. Process according to any one of the preceding claims, wherein the catalytic oxidative cracking is carried out at a temperature in the range of 700 to 1300°C, preferably in the range of 950 to 1250°C. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий дополнительную стадию гидрогенизации образованного SO2 и необязательно также COS и/или CS2.8. A process according to any one of the preceding claims, comprising the additional step of hydrogenating the formed SO2 and optionally also COS and/or CS2. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором газ, полученный в результате каталитического окислительного крекинга, по существу, без задержки резко охлаждают до температуры ниже 950°C.9. A process according to any one of the preceding claims, wherein the catalytic oxidative cracking gas is quenched substantially without delay to a temperature below 950°C. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором кислый газ, содержащий H2S, и кислородсодержащий газ смешивают в статическом смесителе перед подачей в первый каталитический слой в реакционной зоне или зонах каталитического окислительного крекинга.10. A process according to any one of the preceding claims, wherein the H2S-containing acid gas and the oxygen-containing gas are mixed in a static mixer prior to being fed into the first catalyst bed in the catalytic oxidative cracking reaction zone or zones. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором молярное соотношение NH3/O2 в сырье составляет от 0,1 до 1,5.11. Process according to any one of the preceding claims, wherein the molar ratio of NH3/O2 in the feedstock is between 0.1 and 1.5. --
EA202190050 2018-06-15 2019-06-17 Catalyst for catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide with simultaneous production of hydrogen EA040440B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18178069.3 2018-06-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040440B1 true EA040440B1 (en) 2022-06-02

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3103962C (en) Catalyst for catalytic oxidative cracking of hydrogen sulphide with concurrent hydrogen production
CN104837555B (en) Catalyst for sulfur recovery method for producing hydrogen simultaneously, method for producing same, and sulfur recovery method for producing hydrogen simultaneously using same
US6962680B1 (en) Method and apparatus for removing sulfur compound in gas containing hydrogen sulfide, mercaptans, carbon dioxide and aromatic hydrocarbon
US8703084B2 (en) Removal of sulfur compounds from a gas stream
WO2003082455A2 (en) Catalysts and process for oxidizing hydrogen sulfide to sulfur dioxide and sulfur
US5700440A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of iron-based catalysts
WO1999037389A1 (en) Catalysts for the selective oxidation of hydrogen sulfide to sulfur
EP2928819B1 (en) Process for sulphur recovery with simultaneous hydrogen production from nh3 and h2s containing feed gas
EA002246B1 (en) Method for direct oxidation in sulphur by catalytic process and in vapour phase of low content h2s in a gas
CA2768359C (en) Removal of sulfur compounds from a gas stream
US6113871A (en) Catalytic decomposition of ammonia and hydrogen cyanide in coke-oven gas
EA040440B1 (en) Catalyst for catalytic oxidative cracking of hydrogen sulfide with simultaneous production of hydrogen
EA047228B1 (en) CATALYST FOR CATALYTIC OXIDATIVE CRACKING OF HYDROGEN SULFIDE WITH SIMULTANEOUS PRODUCTION OF HYDROGEN
US5948382A (en) Selective oxidation of hydrogen sulfide in the presence of mixed-oxide catalyst containing iron, molybdenum and antimony
Li et al. Selective oxidation of hydrogen sulfide over BiMo catalysts
Yang et al. Hydrogen recovery from hydrogen sulfide by oxidation and by decomposition
RU2816123C1 (en) Method of producing hydrogen and elementary sulphur from hydrogen sulphide
EA040662B1 (en) METHOD FOR PRODUCING A CATALYST FOR CATALYTIC OXIDATION CRACKING OF A GAS FLOW CONTAINING H2S
RU2709374C1 (en) Method of producing hydrogen and elementary sulfur from hydrogen sulfide