RU2053015C1 - Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor - Google Patents
Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2053015C1 RU2053015C1 SU5068351A RU2053015C1 RU 2053015 C1 RU2053015 C1 RU 2053015C1 SU 5068351 A SU5068351 A SU 5068351A RU 2053015 C1 RU2053015 C1 RU 2053015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- oxide
- oxidation
- white liquor
- sulfur
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству гетерогенных катализаторов жидкофазного окисления сульфидной среды сульфатного белого щелока в полисульфидную в процессе получения полисульфидного варочного раствора и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности в технологии получения целлюлозы полисульфидным методом. The invention relates to the production of heterogeneous catalysts for the liquid-phase oxidation of a sulfide medium of sulfate white liquor to polysulfide in the process of obtaining a polysulfide cooking liquor and can be used in the pulp and paper industry in the technology of producing cellulose by the polysulfide method.
Известны катализаторы окисления сульфидной серы белого щелока в полисульфидную, представляющие собой активированный уголь, модифицированный металлами, оксидами и сульфидами металлов и обработанный гидрофобными реагентами (1, 2, 3). Catalysts for the oxidation of sulfide sulfur of white liquor to polysulfide are known, which are activated carbon, modified with metals, metal oxides and sulfides, and treated with hydrophobic reagents (1, 2, 3).
Указанные катализаторы проявляют сравнительно высокую каталитическую активность и селективность при окислении только очищенного от взвешенных частиц сульфатного белого щелока. При наличии взвешенных в количестве 10 мг/дм3 катализатор снижает свою активность на 20-25 через 25-50 ч непрерывной работы.These catalysts exhibit a relatively high catalytic activity and selectivity in the oxidation of only sulfate white liquor purified from suspended particles. In the presence of suspended in an amount of 10 mg / DM 3 the catalyst reduces its activity by 20-25 after 25-50 hours of continuous operation.
Катализаторы-аналоги обладают низкой механической прочностью и малоустойчивы к действию белого щелока и продуктов окисления сульфида натрия при 60-90оС.Catalysts analogues possess low mechanical strength and low resistance to the action of the white liquor and products of oxidation of sodium sulfide at 60-90 ° C.
Регенерация катализаторов с помощью циркуляции воды и слабой соляной кислоты в течение 2-5 ч обеспечивает восстановление каталитической активности в среднем на 90 Общая продолжительность работы катализаторов составляет от 90 сут до 1 года. The regeneration of the catalysts by means of water circulation and weak hydrochloric acid for 2-5 hours ensures the restoration of the catalytic activity by an average of 90. The total duration of the catalysts is from 90 days to 1 year.
При внедрении технологии получения полисульфидного варочного раствора требуется сравнительно сложная технологическая установка, которая должна содержать мощные насосы для полировки белого щелока от взвешенных примесей. Требуется также наличие реагентного отделения узла подготовки кислоты. Все это увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. When introducing the technology for producing a polysulfide cooking liquor, a relatively complex technological installation is required, which should contain powerful pumps for polishing white liquor from suspended impurities. The presence of the reagent compartment of the acid preparation unit is also required. All this increases capital and operating costs.
Наиболее близким к предлагаемому является катализатор, изготавливаемый на основе пиритного огарка и оксида металла переменной валентности с использованием в качестве носителя ПВД (4). Closest to the proposed catalyst is a catalyst made on the basis of pyrite cinder and variable metal oxide of oxide using PVD as a carrier (4).
Катализатор-прототип обладает сравнительно высокой каталитической активностью в процессе окисления сульфидной серы белого щелока, но при этом недостаточной селективностью в отношении выхода полисульфидов. The prototype catalyst has a relatively high catalytic activity in the oxidation of sulfide sulfur of white liquor, but with insufficient selectivity in relation to the output of polysulfides.
Для устранения вышеуказанных недостатков предлагается гетерогенный катализатор окисления сульфидной серы белого щелока, содержащий оксид переходного металла, пиритный огарок и носитель полиэтилен высокого давления, отличающийся тем, что в качестве оксида переходного металла содержит оксид сурьмы (III) и оксид марганца (IV) при следующем соотношении компонентов, мас. Пиритный огарок 15-17 Оксид сурьмы (III) 17-20 Оксид марганца (IV) 5-7
Полиэтилен высо- кого давления Остальное
Предложенный катализатор обладает высокой каталитической активностью, селективностью и стабильностью работы без полировки белого щелока.To eliminate the above disadvantages, a heterogeneous catalyst for the oxidation of sulfide sulfur of white liquor is proposed, containing transition metal oxide, pyrite cinder and a high pressure polyethylene carrier, characterized in that it contains antimony (III) oxide and manganese (IV) oxide as a transition metal in the following ratio components, wt. Pyrite cinder 15-17 Antimony (III) oxide 17-20 Manganese (IV) oxide 5-7
High pressure polyethylene
The proposed catalyst has a high catalytic activity, selectivity and stability without polishing white liquor.
При окислении белого щелока с сульфидностью 29-31 при степени превращения сульфидной серы 65-80 концентрация полисульфидной серы составила 8,5-8,7 г/дм3. Если исходная сульфидность белого щелока равна 33-35 концентрация полисульфидной серы в варочном полисульфидном растворе составит 9,5-10,5 г/дм3 в ед. серы, при степени превращения сульфидной серы 75-85 Эффективность и селективность предлагаемого катализатора сохраняются на одном уровне в течение всех испытаний.When oxidizing white liquor with a sulfide content of 29-31 with a degree of conversion of sulfide sulfur of 65-80, the concentration of polysulfide sulfur was 8.5-8.7 g / dm 3 . If the initial sulfide content of white liquor is 33-35, the concentration of polysulfide sulfur in the cooking polysulfide solution will be 9.5-10.5 g / dm 3 in units. sulfur, with the degree of conversion of sulfide sulfur 75-85 Efficiency and selectivity of the proposed catalyst are maintained at the same level throughout all tests.
Предлагаемый компонентный состав катализатора является эффективным средством изменения каталитических свойств и селективности катализатора, так как обуславливает необходимую прочность связи металл-кислород, а, следовательно, необходимую каталитическую эффективность и селективность, которая сохраняется постоянной при окислении белого щелока, содержащего взвешенных примесей до 80 мг/дм3. Сохранение каталитической активности катализатора можно объяснить тем, что катализатор в процессе окисления покрывается защитным слоем кислорода, который повышает гидрофобность внешней поверхности катализатора.The proposed component composition of the catalyst is an effective means of changing the catalytic properties and selectivity of the catalyst, since it determines the necessary metal-oxygen bond strength, and, therefore, the necessary catalytic efficiency and selectivity, which remains constant during the oxidation of white liquor containing suspended impurities up to 80 mg / dm 3 . The preservation of the catalytic activity of the catalyst can be explained by the fact that the catalyst during the oxidation process is coated with a protective layer of oxygen, which increases the hydrophobicity of the outer surface of the catalyst.
Кроме того на внешней геометрической поверхности катализатора содержатся поры на уровне атомных, которые гораздо меньше размеров присутствующих в белом щелоке взвешенных примесей. In addition, pores at the atomic level are contained on the external geometric surface of the catalyst, which are much smaller than the size of suspended impurities present in white liquor.
П р и м е р 1. Катализатор состава, мас. пиритный огарок 15; оксид сурьмы (III) 17; оксид марганца (IV) 7; полиэтилен высокого давления остальное получают на промышленном агрегате для изготовления сажевого концентрата из полиэтилена. Гранулированный полиэтилен высокого давления в количестве 36,4 кг; пиритный огарок 9,0 кг; оксид сурьмы 10,2 кг; оксид марганца 4,2 кг загружают в барабан, где всю катализаторную массу при 120-130оС хорошо перемешивают в течение 20 мин, а затем подают шнеком на фильеру, которая позволяет получать катализатор в виде гранул диаметром 3-7 мм. Аналогично готовят образцы катализаторов, содержащие пиритный огарок, оксид сурьмы, оксид марганца и полиэтилен высокого давления в различном массовом соотношении. Непосредственное вплавление мелкодисперсных частиц оксидов металлов в термопластичный полимер обеспечивает прочное их удержание на полимерном носителе и стабильную работу катализатора. Механический износ катализатора не приводит к снижению активности и селективности в процессе эксплуатации в результате обновления поверхности и появления новых активных частиц, расположенных в массе полимера.PRI me R 1. The catalyst composition, wt. pyrite cinder 15; antimony (III)
П р и м е р 2. Катализатор в виде гранул 3-5 мм, в количестве 350 г состава, мас. пиритный огарок 15; оксид сурьмы (III) 17; оксид марганца (IV) 7; полиэтилен высокого давления остальное загружали сплошным слоем определенной высоты в каталитический реактор окисления сульфатного белого щелока кислородом воздуха. Реактор представляет собой две стеклянные трубки с высотой рабочей части по 700 мм каждая, соединенные между собой переходом длиной 80-100 мм и диаметром 8-10 мм, служащим для перераспределения фаз. Обе части реактора снабжены рубашкой, предназначенной для создания рабочей температуры внутри реактора. PRI me R 2. The catalyst in the form of granules 3-5 mm, in the amount of 350 g of the composition, wt. pyrite cinder 15; antimony (III)
Окисление белого щелока состава: общая щелочность 105,0-112,0 г/дм3 ед. Na2O; NaOH 76,0-75,0 г/дм3 ед. Na2O; активная щелочность 95,0-102,3 г/дм3 ед. Na2O; сульфидность 30-32% сера тиосульфатная 0,8-1,3 г/дм3 ед. серы; сера полисульфидная 0,4-0,5 г/дм3 ед. серы; взвешенные примеси 70-80 мг/дм3, проводили в непрерывном режиме при 80-85оС и отношении расхода воздуха к расходу белого щелока 10. Подачу в реактор щелока и воздуха осуществляли прямотоком сверху со скоростью 0,6 и 6,0 см/с соответственно с помощью насадки, обеспечивающей хорошее смешение фаз перед подачей их на катализатор. Время контакта щелок катализатор при этом составляло 30 мин. Опыты проводили без полировки щелока.Oxidation of white liquor composition: total alkalinity 105.0-112.0 g / DM 3 units Na 2 O; NaOH 76.0-75.0 g / dm 3 units Na 2 O; active alkalinity 95.0-102.3 g / dm 3 units. Na 2 O; sulfide content 30-32% thiosulfate sulfur 0.8-1.3 g / dm 3 units sulfur; polysulfide sulfur 0.4-0.5 g / dm 3 units sulfur; suspended impurities 70-80 mg / dm 3, was carried out in a continuous manner at 80-85 ° C and for air flow to the flow of white liquor 10. The feed liquor in a reactor and air was carried out in cocurrent from the top at a rate of 0.6 and 6.0 cm / c, respectively, with a nozzle providing good phase mixing before feeding them to the catalyst. The contact time of the alkali catalyst was 30 minutes. The experiments were carried out without polishing the liquor.
Эффективность работы катализатора оценивали по следующим показателям: степени окисления сульфидной серы; концентрация полисульфидов в окисленном щелоке; селективности процесса окисления. The efficiency of the catalyst was evaluated by the following indicators: oxidation state of sulfide sulfur; the concentration of polysulfides in oxidized liquor; selectivity of the oxidation process.
Содержание сульфидной и полисульфидной серы в исходном и окисленном щелоках определяли потенциометрическим методом. The content of sulfide and polysulfide sulfur in the initial and oxidized liquors was determined by potentiometric method.
Опыты с образцами катализаторов с разными соотношениями указанных компонентов проводили в этих же условиях. Результаты представлены в табл. 1. Experiments with samples of catalysts with different ratios of these components were carried out under the same conditions. The results are presented in table. 1.
Синергический эффект каталитической активности, селективности и стабильности предлагаемого катализатора достигается при указанном соотношении компонентов. Дальнейшее увеличение или уменьшение содержания каждого каталитически активного компонента снижает каталитическую активность и/или селективность катализатора. The synergistic effect of the catalytic activity, selectivity and stability of the proposed catalyst is achieved with the specified ratio of the components. A further increase or decrease in the content of each catalytically active component decreases the catalytic activity and / or selectivity of the catalyst.
П р и м е р 3. Для оценки стабильности работы предлагаемого катализатора относительно катализатора-прототипа проводили сравнительные эксперименты при условиях, описанных в примере 2. При этом определяли степень окисления сульфида натрия, содержание полисульфидной серы и селективность процесса. Результаты экспериментов приведены в табл. 2. PRI me R 3. To assess the stability of the proposed catalyst relative to the prototype catalyst, comparative experiments were carried out under the conditions described in example 2. In this case, the oxidation state of sodium sulfide, the content of polysulfide sulfur and the selectivity of the process were determined. The experimental results are given in table. 2.
Анализ результатов показывает, что предлагаемый катализатор при тех же условиях имеет большие каталитическую активность и селективность в отношении выхода полисульфидов. Если селективность процесса по полисульфидам на катализаторе-прототипе составляет 30-35 то на предлагаемом катализаторе 72-74 что весьма существенно. An analysis of the results shows that the proposed catalyst under the same conditions has high catalytic activity and selectivity for the yield of polysulfides. If the selectivity of the process for polysulfides on the prototype catalyst is 30-35, then on the proposed catalyst 72-74 which is very significant.
На предлагаемом катализаторе в течение 300 ч работы степень окисления и селективность практически не изменялась, концентрация полисульфидов сохранялась на уровне 8,9-9,2 г/дм3.Over the course of 300 hours of operation, the degree of oxidation and selectivity on the proposed catalyst remained practically unchanged; the polysulfide concentration remained at the level of 8.9–9.2 g / dm 3 .
Опыты проводились без предварительной полировки щелока с содержанием взвешенных частиц до 80,0 мг/дм3.The experiments were carried out without prior polishing of the liquor with suspended particles up to 80.0 mg / dm 3 .
В результате всех исследований установлено, что предлагаемый катализатор по сравнению с прототипом обладает более высокими каталитической активностью и селективностью. As a result of all studies, it was found that the proposed catalyst in comparison with the prototype has a higher catalytic activity and selectivity.
Использование предлагаемого катализатора решит проблему получения полисульфидной целлюлозы различного назначения без регенерации катализатора (промывка водой и кислотой) и полировки сульфатного белого щелока от взвешенных веществ. Все это значительно сократит капитальные и эксплуатационные затраты при получении целлюлозы по данному способу. Кроме того широкое промышленное внедрение полисульфидного метода получения целлюлозы вместо сульфатного способа, которое до настоящего времени сдерживается отсутствием эффективного катализатора, позволит решить ряд общих проблем ЦБП: повысить выход целлюлозы на 1-3 обеспечит существенную экономию древесного сырья; сократит выбросы в атмосферу на 50-70 по меркаптанам и 90-100 по сероводороду. Using the proposed catalyst will solve the problem of producing polysulfide cellulose for various purposes without catalyst regeneration (washing with water and acid) and polishing sulfate white liquor from suspended solids. All this will significantly reduce capital and operating costs in the production of pulp in this way. In addition, the widespread industrial introduction of the polysulfide method of producing cellulose instead of the sulfate method, which until now has been restrained by the lack of an effective catalyst, will solve a number of common pulp and paper problems: increasing pulp yield by 1-3 will provide significant savings in wood raw materials; will reduce atmospheric emissions by 50-70 for mercaptans and 90-100 for hydrogen sulfide.
Claims (1)
Пиритный огарок - 15 - 17
Оксид сурьмы (III) - 17 - 20
Оксид марганца (IV) - 5 - 7
Полиэтилен высокого давления - ОстальноеWhite alkali sulfide sulfur oxidation catalyst containing transition metal oxide, pyrite cinder and high pressure polyethylene support, characterized in that the catalyst contains antimony (III) oxide and manganese (IV) oxide in the following ratio of components, wt. %:
Pyrite cinder - 15 - 17
Antimony (III) oxide - 17 - 20
Manganese (IV) oxide - 5 - 7
High Pressure Polyethylene - Else
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5068351 RU2053015C1 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5068351 RU2053015C1 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2053015C1 true RU2053015C1 (en) | 1996-01-27 |
Family
ID=21616090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5068351 RU2053015C1 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2053015C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529500C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-09-27 | Ренат Маратович Ахмадуллин | Catalyst for oxidation of sulphurous compounds |
RU2703554C2 (en) * | 2015-04-27 | 2019-10-21 | Андритц Ой | Method of regenerating catalysts used to produce polysulphide cooking liquors |
-
1992
- 1992-08-07 RU SU5068351 patent/RU2053015C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Bya. C. Smith, Se Knowils, and R.P. GREEN, Meael Corb. All it Takes es Moxy: Meael Oxiolaticocc system generatos Polysulfidl Lignor. //Paper Trade Jonrnal. 1975, т.159, 13-38-41. 2. Патент США N 4130457, кл. D 21C 3/04, 1979. 3. By William, E. Lightfoot. New Catalyst Jmproves poly snlfidl Lignor Marens. O. Delignification // Paper Jannary. 1990-64, N 188-93. 4. Заявка РСТ 90/01369, кл. B 01J 23/72, 1990. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529500C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-09-27 | Ренат Маратович Ахмадуллин | Catalyst for oxidation of sulphurous compounds |
RU2703554C2 (en) * | 2015-04-27 | 2019-10-21 | Андритц Ой | Method of regenerating catalysts used to produce polysulphide cooking liquors |
US11219881B2 (en) | 2015-04-27 | 2022-01-11 | Andritz Oy | Method for regenerating catalysts used for production of polysulphide cooking liquors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4482524A (en) | Autocirculation apparatus | |
US5723637A (en) | Process for producing propylene oxide | |
US6169215B1 (en) | Production of phenol | |
CN106268219B (en) | A kind of iron oxide fine desulfurizer and its preparation and application method | |
US4925569A (en) | Process for sorption and catalytic oxidation of sulfides in water | |
US4444908A (en) | Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide | |
RU2053015C1 (en) | Catalyst for oxidation of sulfide sulfur of white liquor | |
US5993763A (en) | Catalyst and process for decomposing HCN in gases | |
EP0134594B2 (en) | Process for the oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulphur and/or sulphur dioxide | |
CA1128733A (en) | Catalytic reaction process | |
US4576814A (en) | Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide | |
EP3140035B1 (en) | Removal of sulfides in spent caustic stream over active solid phase catalysts | |
RU2058188C1 (en) | White liquor sulfide sulfur oxidation catalyst | |
DE2342861C3 (en) | Method and device for desulphurising flue gases | |
US4444742A (en) | Catalyst and process for oxidizing hydrogen sulfide | |
US4528277A (en) | Catalyst for oxidizing hydrogen sulfide | |
FI65173B (en) | FOERFARANDE FOER FUKTSAEKRING AV KOLPARTIKLAR | |
US5843316A (en) | Method of separating sodium hydroxide from white liquor or polysulfide liquor using diffusion dialysis | |
US5440068A (en) | Acetonitrile purification via an adsorption-based process | |
US4925957A (en) | Process for producing pyromellitic dianhydride | |
JPH0532100B2 (en) | ||
CN111138383B (en) | Alicyclic epoxy resin and preparation method thereof | |
JPS6351731B2 (en) | ||
JPS61257238A (en) | Redox treatment of aqueous solution containing sulfide and its catalyst | |
US6866748B2 (en) | Process for preparing polysulfides using clarified white liquor |