RU2527259C2 - Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process - Google Patents

Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process Download PDF

Info

Publication number
RU2527259C2
RU2527259C2 RU2012155297/04A RU2012155297A RU2527259C2 RU 2527259 C2 RU2527259 C2 RU 2527259C2 RU 2012155297/04 A RU2012155297/04 A RU 2012155297/04A RU 2012155297 A RU2012155297 A RU 2012155297A RU 2527259 C2 RU2527259 C2 RU 2527259C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
granules
volume
diameter
pore
Prior art date
Application number
RU2012155297/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012155297A (en
Inventor
Любовь Александровна Исупова
Ольга Николаевна Коваленко
Алексей Владимирович Глазырин
Владимир Владимирович Данилевич
Валентин Николаевич Пармон
Алексей Александрович Митюшов
Владимир Николаевич Ведров
Наталья Михайловна Сусликова
Юрий Владимирович Лебедев
Тамара Александровна Горшкова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новомичуринский катализаторный завод"
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН)
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 Общество с ограниченной ответственностью "Новомичуринский катализаторный завод", Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новомичуринский катализаторный завод"
Priority to RU2012155297/04A priority Critical patent/RU2527259C2/en
Publication of RU2012155297A publication Critical patent/RU2012155297A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527259C2 publication Critical patent/RU2527259C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to catalysts, used for obtaining element sulphur in Claus process. Claimed catalyst of obtaining element sulphur in Claus process represents mixture χ-, γ-Al2O3 and X-ray amorphous phase of aluminium oxide in the following ratio: χ-Al2O3 and X-ray amorphous phase 65-99.9 wt % and γ-Al2O3 0.1-35, wt %. Volume of mesopores with diameter from 3 to 10 nm in catalyst constitutes 0.12-0.35 cm3/g, and ratio of volume of mesopores with diameter 3-10 nm to volume of ultramacropores with diameter more than 1000 nm is less than or equals 5. Invention also relates to method of preparing said catalyst and method of carrying out Claus process with its application.
EFFECT: application of claimed catalyst makes it possible to increase efficiency of Claus process.
11 cl, 1 dwg, 4 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к экологически чистым способам получения гранулированного в виде сфер алюмооксидного катализатора, используемого для получения элементной серы из серосодержащих газов по процессу Клауса, а также к способу проведения процесса Клауса.The invention relates to environmentally friendly methods for producing granular spherical alumina catalyst used to produce elemental sulfur from sulfur-containing gases by the Claus process, as well as to a method for carrying out the Claus process.

Переработка газов, содержащих сернистые соединения, по процессу Клауса включает в себя две стадии.The processing of gases containing sulfur compounds by the Klaus process involves two stages.

На первой термической стадии газ, содержащий сероводород либо сернистый ангидрид, обрабатывают при температуре 950-1350°С таким образом, чтобы соотношение H2S/SO2 в газовой смеси, поступающей на вторую стадию, было равным 2.In the first thermal stage, a gas containing hydrogen sulfide or sulfur dioxide is treated at a temperature of 950-1350 ° C so that the ratio of H 2 S / SO 2 in the gas mixture entering the second stage is 2.

При обработке сероводородсодержащих газов нефте- и газоочистки 1/3 H2S окисляется до SO2 по реакции:When processing hydrogen sulfide-containing gases, oil and gas purification 1/3 H 2 S is oxidized to SO 2 by the reaction:

H2S+3/2 O2→SO22О.H 2 S + 3/2 O 2 → SO 2 + H 2 O.

При обработке отходящих газов металлургических производств, содержащих диоксид серы, 2/3 SO2 восстанавливается до H2S в присутствии контролируемого количества метана или синтез-газа.When processing waste gases from metallurgical plants containing sulfur dioxide, 2/3 SO 2 is reduced to H 2 S in the presence of a controlled amount of methane or synthesis gas.

Степень извлечения серы после термической ступени составляет 65-70% для сероводородсодержащих газов и 50-55% для газов, содержащих диоксид серы.The sulfur recovery after the thermal stage is 65-70% for hydrogen sulfide-containing gases and 50-55% for gases containing sulfur dioxide.

На второй каталитической стадии H2S взаимодействует с SO2 с образованием серы по реакции Клауса:In the second catalytic stage, H 2 S interacts with SO 2 to form sulfur by the Claus reaction:

2H2S+SO2↔3/n Sn+2H2O.2H 2 S + SO 2 ↔ 3 / n S n + 2H 2 O.

Реакция Клауса является обратимой. Вследствие этого технологически каталитическая стадия процесса осуществляется в двух или трех последовательно расположенных конверторах, каждый из которых содержит слой катализатора, с понижением температуры от первого конвертора к последнему. После каждого конвертора реакционные газы охлаждают до температуры конденсации серы, образовавшуюся серу отделяют, а газовый поток после подогрева направляют в следующий конвертор.Klaus reaction is reversible. As a result of this, the technologically catalytic stage of the process is carried out in two or three successive converters, each of which contains a catalyst layer, with a decrease in temperature from the first converter to the last. After each converter, the reaction gases are cooled to a sulfur condensation temperature, the sulfur formed is separated, and the gas stream after heating is sent to the next converter.

Реакция Клауса в промышленных условиях на зерне катализатора 3-8 мм протекает в области внутридиффузионного торможения, и ее наблюдаемая скорость определяется не только скоростью непосредственно химической реакции, но и скоростью подачи реагентов с поверхности вглубь зерна по транспортным макропорам с диаметром больше 50 нм.Under industrial conditions, the Klaus reaction on a catalyst grain of 3-8 mm proceeds in the region of intra-diffusion inhibition, and its observed rate is determined not only by the rate of the direct chemical reaction, but also by the rate of supply of reagents from the surface deeper into the grain along transport macropores with a diameter greater than 50 nm.

Таким образом, степень извлечения серы на второй стадии напрямую зависит не только от химического и фазового состава и объема мезопор (3-50 нм) катализатора, но и от объема макро- (50-1000 нм) и ультрамакропор (>1000 нм).Thus, the degree of sulfur recovery in the second stage directly depends not only on the chemical and phase composition and volume of the mesopores (3-50 nm) of the catalyst, but also on the volume of macro- (50-1000 nm) and ultramacropores (> 1000 nm).

Также, качество катализатора по процессу Клауса определяется механической прочностью (не ниже 6 МПа), формой частиц (сферическая форма является предпочтительней благодаря более оптимальному гидродинамическому режиму за счет регулярной упаковки гранул в реакторе) и насыпным весом. Как правило, насыпной вес большинства алюмооксидных катализаторов превышает 0,7 г/см3. Снижение насыпного веса ниже 0,7 г/см3 без потери механической прочности позволит при прежних объемах загрузки катализатора обеспечить повышение степени извлечения серы на существующих промышленных установках.Also, the quality of the catalyst according to the Klaus process is determined by mechanical strength (not lower than 6 MPa), the shape of the particles (a spherical shape is preferable due to a more optimal hydrodynamic regime due to the regular packing of granules in the reactor) and bulk density. As a rule, the bulk density of most alumina catalysts exceeds 0.7 g / cm 3 . A decrease in bulk density below 0.7 g / cm 3 without loss of mechanical strength will allow for the previous catalyst loading volumes to provide an increase in the degree of sulfur recovery in existing industrial plants.

Известен способ получения алюмооксидного катализатора по процессу Клауса, включающий в себя измельчение переходного оксида алюминия с удельной поверхностью от 100 до 400 м2/г до частиц, большая половина которых имеет размер менее 20 мкм, с последующей обработкой в растворах азотной, уксусной кислоты или муравьиной кислоты и последующей пластификацией продукта в присутствии карбамида [RU 2048908, B01J 21/04, 01.06.1992]. Пластичную массу экструдируют и прокаливают. К недостаткам данного способа можно отнести несферическую форму частиц; использование в процессе получения катализатора большого количества кислот, требующих нейтрализации; дорогостоящую стадия сушки гидратированного продукта в кипящем слое инертного теплоносителя; токсичные продукты сгорания карбамида (изоциановая кислота, аммиак, циануровая кислота, триурет, меламин); низкую механическую прочность на раздавливание катализатора (1-5 МПа).A known method of producing an alumina catalyst according to the Klaus process, which includes grinding of transition alumina with a specific surface area of 100 to 400 m 2 / g to particles, most of which are less than 20 microns in size, followed by treatment in solutions of nitric, acetic acid or formic acid and subsequent plasticization of the product in the presence of urea [RU 2048908, B01J 21/04, 06/01/1992]. The plastic mass is extruded and calcined. The disadvantages of this method include the non-spherical shape of the particles; the use in the process of producing a catalyst of a large number of acids requiring neutralization; expensive stage of drying the hydrated product in a fluidized bed of an inert coolant; toxic urea combustion products (isocyanic acid, ammonia, cyanuric acid, triuret, melamine); low mechanical crush strength of the catalyst (1-5 MPa).

Известен способ получения сферического оксида алюминия, используемого, в том числе, как катализатор в процессе Клауса [RU 2102321, C01F 7/02, 26.02.1996].A known method of producing spherical aluminum oxide, used, inter alia, as a catalyst in the Klaus process [RU 2102321, C01F 7/02, 02.26.1996].

Сущность изобретения заключается в том, что кислородсодержащее соединения алюминия типа Al2O3·nH2O подвергают механохимической активации, после чего полученный продукт окатывают до сферической формы на дисковом грануляторе, полученные гранулы пропускают через специальную камеру, где поддерживают заданное парциальное давление паров воды при температуре 25-100°C в течение 1-5 часов, а затем прокаливают при температуре 330-900°С. В результате получают оксид алюминия с суммарным объемом пор до 0,53 см3/г. К недостаткам технического решения можно отнести следующее: проведение отдельной стадии гидратации гранул в сложных технологических условиях с необходимостью поддержания заданного парциального давления паров воды; проведение отдельной стадии сушки гранул в сушилке; высокий расход воздуха (вплоть до 3000 ч-1) на стадии прокаливания; высокая температура прокаливания (до 900°С).The essence of the invention lies in the fact that the oxygen-containing aluminum compounds of the type Al 2 O 3 · nH 2 O are subjected to mechanochemical activation, after which the resulting product is rolled up to a spherical shape on a disk granulator, the obtained granules are passed through a special chamber where the specified partial pressure of water vapor is maintained at a temperature of 25-100 ° C for 1-5 hours, and then calcined at a temperature of 330-900 ° C. The result is alumina with a total pore volume of up to 0.53 cm 3 / g. The disadvantages of the technical solution include the following: conducting a separate stage of hydration of the granules in difficult technological conditions with the need to maintain a given partial pressure of water vapor; conducting a separate stage of drying the granules in the dryer; high air flow (up to 3000 h -1 ) at the calcination stage; high calcination temperature (up to 900 ° С).

Наиболее близким по составу и достигаемому эффекту является промышленный катализатор на основе оксида алюминия марки АНКС-11К (http://niap-kt.ru/%D0%90%D0%9D%D0%9A%D0%A1-11), используемый для обработки сернистых соединений по процессу Клауса, сформованный в виде сфер и имеющий механическую прочность не менее 5,0 МПа, большой объем мезо- и макропор (0,33 и 0,15 см3/г соответственно) и низкий насыпной вес - 0,67 г/см3.The closest in composition and achieved effect is an industrial catalyst based on aluminum oxide ANKS-11K (http://niap-kt.ru/%D0%90%D0%9D%D0%9A%D0%A1-11) used for processing sulfur compounds according to the Klaus process, molded in the form of spheres and having a mechanical strength of at least 5.0 MPa, a large volume of meso- and macropores (0.33 and 0.15 cm 3 / g, respectively) and a low bulk density of 0, 67 g / cm 3 .

Наиболее близким по способу приготовления катализатора, используемого для обработки сернистых соединений по процессу Клауса и сформованного в виде экструдатов или сфер, является способ, описанный в изобретениях [RU 2103058, B01J 21/04, C01B 17/04 27.01.1998; RU 2112595, B01J 21/04, C01B 17/04, 10.06.1996].Closest to the method of preparation of the catalyst used for the processing of sulfur compounds by the Klaus process and molded in the form of extrudates or spheres is the method described in the inventions [RU 2103058, B01J 21/04, C01B 17/04 01/27/1998; RU 2112595, B01J 21/04, C01B 17/04, 06/10/1996].

Катализатор, который может быть приготовлен согласно данному способу приготовления, в том числе методом дискового гранулирования, содержит от 1200 до 2700 ppm Na2O [RU 2103058, B01J 21/04, 13.07.95] и имеет суммарный объем, созданный всеми порами диаметром выше 0.1 мкм, более 12 мл/100 г. Соотношение суммарного объема пор диаметром выше 1 мкм к суммарному объему пор диаметром выше 0.1 мкм этого катализатора больше или равно 0,65 [RU 2112595, B01J 21/04, 12.07.95]. В указанной авторами изобретения области наблюдается наибольшая конверсия CS2. Данных по активности катализатора в реакции Клауса авторы не приводят.The catalyst, which can be prepared according to this method of preparation, including the method of granular granulation, contains from 1200 to 2700 ppm Na 2 O [RU 2103058, B01J 21/04, 07/13/95] and has a total volume created by all pores with a diameter above 0.1 μm, more than 12 ml / 100 g. The ratio of the total pore volume with a diameter above 1 μm to the total pore volume with a diameter above 0.1 μm of this catalyst is greater than or equal to 0.65 [RU 2112595, B01J 21/04, 12.07.95]. In the region indicated by the inventors, the highest conversion of CS 2 is observed. The authors do not provide data on the activity of the catalyst in the Klaus reaction.

Недостатком способа приготовления является использование дополнительных стадий, приводящих к значительному усложнению технологии и удорожанию катализатора: 1) отмывка водой продуктов термической активации от ионов Na+; 2) приготовление исходного сырья перед гранулированием смешением в определенной пропорции продуктов, отмытых и не отмытых от Na2O; 3) автоклавирование; 4) выдержка гранул при заданном парциальном давлении паров воды; 5) сушка гранул в сушильном шкафу. Катализатор, приготовленный по способу данного изобретения, при удовлетворительных характеристиках механической прочности (8,8 МПа) и объема мезо- и макропор (0,28 и 0,19 см3/г соответственно) имеет насыпной вес, больший 0,7 г/см3.The disadvantage of the cooking method is the use of additional stages, leading to a significant complication of the technology and the cost of the catalyst: 1) washing with water the products of thermal activation from Na + ions; 2) preparation of the feedstock before granulation by mixing in a certain proportion of products washed and not washed from Na 2 O; 3) autoclaving; 4) exposure of the granules at a given partial pressure of water vapor; 5) drying the granules in an oven. The catalyst prepared according to the method of this invention, with satisfactory characteristics of mechanical strength (8.8 MPa) and the volume of meso- and macropores (0.28 and 0.19 cm 3 / g, respectively) has a bulk density greater than 0.7 g / cm 3 .

Изобретение решает задачу получения алюмооксидного высокоэффективного катализатора по процессу Клауса с насыпным весом, не превышающим 0,7 г/см3 при сохранении механической прочности на раздавливание не ниже 6 МПа, удельной поверхностью SБЭТ не ниже 280 м2/г и содержанием оксида натрия не выше 1500-1800 ppm, эксплуатационные характеристики которого улучшены за счет оптимизации текстурных характеристик (объема мезо- и макропор) без дополнительных стадий: автоклавирования, выдержки гранул при заданном парциальном давлении паров воды, сушки гранул в сушильном шкафу, отмывки продуктов термической активации от ионов Na+.The invention solves the problem of producing a highly efficient alumina catalyst according to the Klaus process with a bulk density not exceeding 0.7 g / cm 3 while maintaining a crushing mechanical strength of at least 6 MPa, a specific surface area of S BET of at least 280 m 2 / g and a sodium oxide content of higher than 1500-1800 ppm, the operational characteristics of which are improved by optimizing the texture characteristics (volume of meso- and macropores) without additional stages: autoclaving, aging of granules at a given partial pressure of water vapor, drying of granules l in an oven, washing the thermal activation products of ions Na +.

Задача по получению высокоэффективного катализатора по процессу Клауса решается путем создания алюмооксидного катализатора с тридисперсной пористой структурой, состоящей из мезо-, макро- и ультрамакропор, который содержит в своем составе χ-, γ- Al2O3 и рентгеноаморфную фазу оксида алюминия в количестве, мас.%: χ-Al2O3 и рентгеноаморфная фаза - 65-99.9, γ-Al2O3 - 0,1-35, имеет суммарный объем пор, определенный методом ртутной порометрии, 0,3-0,6 см3/г, объем мезопор диаметром 3-10 нм не ниже 0,12-0,35 см3/г, а соотношение объема мезопор диаметром 3-10 нм к объему ультрамакропор диаметром выше 1000 нм меньше или равно 5, и насыпной вес в диапазоне 0,6-0,7 г/см3 при механической прочности на раздавливание не ниже 6 МПа.The task of obtaining a highly efficient catalyst according to the Klaus process is solved by creating an alumina catalyst with a tridisperse porous structure consisting of meso-, macro- and ultramacropores, which contains χ-, γ-Al 2 O 3 and the x-ray amorphous phase of aluminum oxide in an amount wt.%: χ-Al 2 O 3 and the X-ray amorphous phase - 65-99.9, γ-Al 2 O 3 - 0,1-35, has a total pore volume determined by mercury porosimetry, 0.3-0.6 cm 3 / g, a mesopore volume of 3-10 nm diameter not less than 0,12-0,35 cm 3 / g, and the ratio of the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm to the volume at the tramakropor diameter above 1000 nm less than or equal to 5 and a bulk density in the range of 0.6-0.7 g / cm 3 at the mechanical crush strength is not less than 6 MPa.

Согласно изобретению установлено, что при фиксированных характеристиках, таких как гранулометрия, величина поверхности и химия поверхности, распределение объема пор по радиусам в алюмооксидных катализаторах является определяющим для каталитической активности в реакции Клауса, как в кинетической области, так и в области внутридиффузионного торможения.According to the invention, it has been found that for fixed characteristics, such as particle size distribution, surface size and surface chemistry, the distribution of pore volume over radii in alumina catalysts is crucial for catalytic activity in the Klaus reaction, both in the kinetic region and in the region of intra-diffusion drag.

Задача решается также способом приготовления катализатора по процессу Клауса, по которому измельченный продукт центробежной термической активации гидраргиллита или гиббеита (ЦТА), или измельченный термоактивированный методом дискового гранулирования, гидратируют в закрытых емкостях, рассевают до целевой фракции, прокаливают в токе воздуха или дымовых газов.The problem is also solved by the method of preparation of the catalyst according to the Klaus process, in which the ground product of centrifugal thermal activation of hydrargillite or gibbeite (CTA), or ground thermally activated by disk granulation, is hydrated in closed containers, sieved to the target fraction, calcined in a stream of air or flue gases.

Продукт ЦТА получают с различными физико-химическими свойствами в центробежном флаш-реакторе барабанного типа ЦЕФЛАР™, разработанном в ИК СО РАН [RU 2264589, F25B 7/00, 20.11.2005]. Синтез продукта ЦТА основан на импульсной дегидратации технического гидрата глинозема в течение нескольких секунд и его последующей закалке. В зависимости от условий приготовления продукта ЦТА (температуры, парциального давления паров воды, времени контакта и др.) продукт ЦТА может содержать в том или ином количестве кристаллический тригидроксид, окристаллизованный или мелкокристаллический бемит и рентгеноаморфную фазу - гидроксиоксид с брутто-составом Al2O3·nH2O, где n - количество моль воды в диапазоне 0,1-0,4. При определенных условиях синтеза содержание рентгеноаморфной фазы может достигать 100%. Дегидратация кристаллов гидраргиллита (синоним: гиббсита) в центробежном флаш-реакторе имеет характер псевдоморфного перехода (с сохранением неизменными формы и размера исходных частиц).The CTA product is obtained with various physicochemical properties in a CEFLAR ™ drum-type centrifugal flash reactor developed at the Siberian Branch of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences [RU 2264589, F25B 7/00, 11/20/2005]. The synthesis of the CTA product is based on pulsed dehydration of technical alumina hydrate for several seconds and its subsequent hardening. Depending on the conditions for the preparation of the CTA product (temperature, partial pressure of water vapor, contact time, etc.), the CTA product may contain crystalline trihydroxide, crystallized or fine crystalline boehmite, and an X-ray amorphous phase - hydroxyoxide with a gross composition of Al 2 O 3 · NH 2 O, where n is the number of moles of water in the range of 0.1-0.4. Under certain synthesis conditions, the content of the X-ray amorphous phase can reach 100%. The dehydration of hydrargillite crystals (synonym: gibbsite) in a centrifugal flash reactor has the character of a pseudomorphic transition (keeping the shape and size of the original particles unchanged).

Продукт ТГА (термоактивация гидраргиллита осуществляется в токе дымовых газов) выпускает ОАО «Ачинский глиноземный комбинат», согласно ТУ 48-0114-80-93.The TGA product (thermal activation of hydrargillite is carried out in a flue gas stream) is produced by Achinsk Alumina Refinery OJSC, according to TU 48-0114-80-93.

На следующей стадии измельченный на виброшаровой мельнице либо дезинтеграторе до среднего размера частиц 5-35 мкм продукт ЦТА или ТГА окатывают на дисковом грануляторе с диаметром тарели 800-3500 мм при скорости ее вращения от 5 до 50 об/мин. Увлажнение шихты проводят связующим веществом, например водой. Время окатывания гранул составляет, как правило, от 10 до 30 мин. По мере достижения целевого размера гранул, как правило, 2-8 мм под действием центробежной силы гранулы пересыпаются через борт тарели и с помощью ленточного транспортера поступают на стадию гидратации.At the next stage, the CTA or TGA product, crushed in a vibratory ball mill or disintegrator to an average particle size of 5-35 μm, is dipped on a disk granulator with a plate diameter of 800-3500 mm at a rotation speed of 5 to 50 rpm. Moistening the charge is carried out with a binder, for example water. The pelletizing time is typically 10 to 30 minutes. As the target granule size is reached, as a rule, 2-8 mm under the action of centrifugal force, the granules are poured over the side of the plate and, using a conveyor belt, enter the hydration stage.

С целью формирования тридисперсной пористой структуры гранулы и регулирования соотношения пор диаметром 3-10 нм и пор диаметром более 1000 нм, на стадии гранулирования используют порообразующие выгорающие и/или невыгорающие добавки, такие как поливиниловый спирт (ПВС), глицерин, мука древесная, уголь древесный, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и карбоксиэтилцеллюлоза (КЭЦ) или соединения алюминия с медианным размером частиц 80-100 мкм. Причем добавки можно применять как в сухом виде, так и в виде растворов. Так, в виде растворов добавляют ПВС, глицерин, КМЦ, КЭЦ, а в виде мелкодисперсных порошков - древесную муку и уголь, соединения алюминия (гидраргиллит, ТГА, ЦТА). Водорастворимые добавки с концентрацией до 5% мас. вводятся в процессе увлажнения порошка ЦТА или ТГА. Нерастворимые добавки вводятся в шихту в сухом виде в количестве до 85 мас.%.In order to form a tridisperse porous structure of the granule and control the ratio of pores with a diameter of 3-10 nm and pores with a diameter of more than 1000 nm, pore-forming burnable and / or non-burnable additives, such as polyvinyl alcohol (PVA), glycerin, wood flour, charcoal, are used at the granulation stage , carboxymethyl cellulose (CMC) and carboxyethyl cellulose (CEC) or aluminum compounds with a median particle size of 80-100 microns. Moreover, the additives can be used both in dry form and in the form of solutions. So, in the form of solutions, PVA, glycerin, CMC, CEC are added, and in the form of fine powders - wood flour and coal, aluminum compounds (hydrargillite, TGA, CTA). Water-soluble additives with a concentration of up to 5% wt. are introduced in the process of moistening the powder with CTA or TGA. Insoluble additives are introduced into the mixture in dry form in an amount of up to 85 wt.%.

Гидратацию гранул с целью их упрочнения и образования определенного фазового состава проводят в закрытых емкостях при температуре 60-95°C в течение 2-48 ч. Нагрев емкости проходит за счет экзотермического процесса, вызванного гидратацией, то есть фактически за счет саморазогрева гранул. При этом дополнительного подвода тепла извне для протекания гидратации не требуется. В результате гидратации гранул образуется до 45% псевдобемита, что обуславливает высокую механическую прочность гранул.The hydration of the granules with the aim of hardening and the formation of a certain phase composition is carried out in closed containers at a temperature of 60-95 ° C for 2-48 hours. The heating of the container is due to the exothermic process caused by hydration, that is, in fact due to self-heating of the granules. In this case, an additional supply of heat from outside for hydration is not required. As a result of hydration of the granules, up to 45% pseudoboehmite is formed, which leads to high mechanical strength of the granules.

После гидратации емкости открывают, гранулы остывают и сохнут. По мере достижения сухого состояния гранулы с помощью элеватора в непрерывном режиме подают на стадию термической обработки. Причем обработку можно вести без потери качества и в токе воздуха, и в токе дымовых газов. Температура прокаливания составляет 300-600°C, время пребывания гранул в печи не более 4-8 ч при скорости разогрева слоя гранул до температуры прокаливания 20-200°C/ч. Термическую обработку гранул вне зависимости от типа теплоносителя проводят при объемной скорости подачи воздуха не ниже 100 ч-1.After hydration, the containers are opened, the granules cool and dry. As the dry state is reached, the granules are continuously fed to the heat treatment step by means of an elevator. Moreover, the processing can be carried out without loss of quality in the flow of air, and in the flow of flue gases. The calcination temperature is 300-600 ° C, the residence time of the granules in the furnace is not more than 4-8 hours at a speed of heating the layer of granules to the calcination temperature of 20-200 ° C / h. Thermal treatment of granules, regardless of the type of coolant, is carried out at a volumetric air flow rate of at least 100 h -1 .

В результате получают алюмооксидный катализатор с тридисперсной пористой структурой, состоящей из мезо-, макро- и ультрамакропор, который содержит в своем составе χ-, γ- Al2O3 и рентгеноаморфную фазу оксида алюминия в количестве, мас.%: χ-Al2O3 и рентгеноаморфная фаза - 65-99,9, γ-Al2O3 - 0,1-35.The result is an alumina catalyst with a tri-dispersed porous structure consisting of meso-, macro- and ultramacropores, which contains χ-, γ-Al 2 O 3 and the x-ray amorphous phase of aluminum oxide in the amount, wt.%: Χ-Al 2 O 3 and X-ray amorphous phase - 65-99.9, γ-Al 2 O 3 - 0.1-35.

Основные преимущества катализатора, получаемого по предложенному способу, заключаются в следующем. Способ позволяет получать алюмооксидный катализатор с особым - тридисперсным - распределением пор. Катализатор имеет объем мезопор диаметром от 3 до 10 нм, необходимый для обеспечения высокой активности в кинетической области протекания реакции Клауса. Кроме того, помимо мезо- и макропор, присущих другим катализаторам по процессу Клауса, предлагаемый катализатор также характеризуется значительным объемом ультрамакропор (диаметром более 1000 нм). По данным ртутной порометрии объем таких пор может достигать 0,35 см3/г. При этом соотношение объема мезопор диаметром 3-10 нм к объему ультрамакропор диаметром выше 1000 нм меньше или равно 5. Ультрамакропоры позволяют существенно снизить процессы внутридиффузионного торможения в зерне катализатора и повысить доступность мезопор. В результате, данный катализатор по процессу Клауса позволяет в описанных выше условиях определения каталитической активности обеспечить выход серы в интервале 40-60%, что составляет 55-85% от термодинамически возможного выхода серы.The main advantages of the catalyst obtained by the proposed method are as follows. The method allows to obtain an alumina catalyst with a special - tridisperse - pore distribution. The catalyst has a mesopore volume of 3 to 10 nm in diameter, which is necessary to ensure high activity in the kinetic region of the Klaus reaction. In addition, in addition to the meso and macropores inherent in other catalysts according to the Klaus process, the proposed catalyst is also characterized by a significant volume of ultramacropores (with a diameter of more than 1000 nm). According to mercury porosimetry, the volume of such pores can reach 0.35 cm 3 / g. The ratio of the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm to the volume of ultramacropores with a diameter above 1000 nm is less than or equal to 5. Ultramacropores can significantly reduce the processes of intra-diffusion inhibition in the catalyst grain and increase the availability of mesopores. As a result, this catalyst according to the Klaus process allows, under the above-described conditions for determining catalytic activity, to provide a sulfur yield in the range of 40-60%, which is 55-85% of the thermodynamically possible sulfur yield.

Предлагаемый способ получения высокоэффективного катализатора процесса Клауса обеспечивает упрощение технологии приготовления катализатора за счет исключения технологических стадий принудительной сушки, автоклавирования, смешения, выдержки гранул при заданном парциальном давлении паров воды. В результате снижаются трудоемкость и энергоемкость процесса на 30%.The proposed method for producing a highly effective catalyst for the Klaus process provides a simplification of catalyst preparation technology by eliminating the technological stages of forced drying, autoclaving, mixing, and exposure of granules at a given partial pressure of water vapor. As a result, the complexity and energy intensity of the process are reduced by 30%.

Использование заявленного катализатора по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность процесса Клауса на 25-30%.The use of the claimed catalyst in comparison with the prototype can improve the efficiency of the Klaus process by 25-30%.

Алюмооксидные катализаторы одинакового химического состава с содержанием гидроксида натрия (выраженным в Na2O) 1800 ppm, имеющие одинаковый фазовый состав (15-20 мас.% γ-Al2O3, 85-80 мас.% χ-Al2O3 и рентгеноаморфной фазы), с объемом мезопор диаметром 3-10 нм в интервале 0,04-0,34 см3/г и соотношением объема мезопор диаметром 3-10 нм к объему ультрамакропор диаметром выше 1000 нм в интервале 0,4-12,5 формовали методом дискового гранулирования до получения сферических гранул диаметром 2,8-8 мм.Alumina catalysts of the same chemical composition with a sodium hydroxide content (expressed in Na 2 O) of 1800 ppm, having the same phase composition (15-20 wt.% Γ-Al 2 O 3 , 85-80 wt.% Χ-Al 2 O 3 and X-ray amorphous phase), with a volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm in the range of 0.04-0.34 cm 3 / g and a ratio of the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm to the volume of ultra-macropores with a diameter above 1000 nm in the range of 0.4-12.5 formed by the method of disk granulation to obtain spherical granules with a diameter of 2.8-8 mm

Активность катализаторов тестировали в реакции Клауса.The activity of the catalysts was tested in the Claus reaction.

Активность катализаторов определяли по выходу серы в реакции 2H2S+SO2↔3/nSn+2Н2О. Реакцию проводили в проточном реакторе диаметром 10 мм и высотой 80 мм при атмосферном давлении, температуре 220°C. В качестве исходной реакционной смеси использовали газовую смесь (об.%): 1.5H2S+0.75SO2+30Н2О; Не - до баланса. Для определения активности катализатора в кинетической области реакцию проводили на фракции катализатора 0,1-0,2 мм при времени контакта 0.02 с. Время испытания составляет 2 ч. Для определения активности катализатора в области внутридиффузионного торможения реакцию проводили на гранулах катализатора диаметром 4-5 мм при времени контакта 0.2 с. Время испытания составляет 3 ч.The activity of the catalysts was determined by the sulfur yield in the reaction 2H 2 S + SO 2 ↔ 3 / nS n + 2Н 2 O. The reaction was carried out in a flow reactor with a diameter of 10 mm and a height of 80 mm at atmospheric pressure, temperature 220 ° C. A gas mixture (vol.%) Was used as the initial reaction mixture: 1.5H 2 S + 0.75SO 2 + 30H 2 O; Not - to balance. To determine the activity of the catalyst in the kinetic region, the reaction was carried out on a catalyst fraction of 0.1-0.2 mm at a contact time of 0.02 s. The test time is 2 hours. To determine the activity of the catalyst in the field of intra-diffusion inhibition, the reaction was carried out on catalyst granules with a diameter of 4-5 mm at a contact time of 0.2 s. The test time is 3 hours.

Активность катализаторов оценивали после получения стабильного плато содержания продуктов реакции на выходе из реактора по наблюдаемой скорости образования серы в реакции Клауса. Наблюдаемые значения конверсии компонентов (Xi) и выход серы (Y) рассчитывали по формулам:The activity of the catalysts was evaluated after obtaining a stable plateau of the content of reaction products at the outlet of the reactor from the observed rate of sulfur formation in the Claus reaction. The observed values of the conversion of the components (X i ) and the yield of sulfur (Y) were calculated by the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

где i - индекс компонента (H2S либо SO2), Ci и C i o

Figure 00000002
конечная и исходная концентрации компонента, измеренные в осушенных пробах (% об.);where i is the index of the component (H 2 S or SO 2 ), C i and C i o
Figure 00000002
final and initial component concentrations measured in dried samples (% vol.);

Figure 00000003
Figure 00000003

Наблюдаемую скорость выхода серы, нормированную на удельную поверхность, определяли по формуле:The observed sulfur output rate, normalized to the specific surface, was determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где U - скорость расхода сухой газовой смеси (л/ч), V - мольный объем газа (л/моль), m - масса катализатора (г), Sуд - удельная поверхность катализатора (м2/г).where U is the flow rate of the dry gas mixture (l / h), V is the molar volume of gas (l / mol), m is the mass of the catalyst (g), S beats is the specific surface area of the catalyst (m 2 / g).

Данные, характеризующие физико-химические свойства и активность катализаторов, представлены на Фиг.1а и б и в таблицах 1 и 2. Фиг.1 иллюстрирует влияние пористой структуры на активность катализаторов на основе оксида алюминия в реакции КлаусаThe data characterizing the physicochemical properties and activity of the catalysts are presented in FIGS. 1a and b and in Tables 1 and 2. FIG. 1 illustrates the effect of the porous structure on the activity of alumina-based catalysts in the Claus reaction.

Фиг.1а иллюстрирует зависимость активности катализаторов в кинетической области протекания реакции от объема мезопор диаметром 3-10 нм. В таблице 1 приведены величины скорости образования серы для катализаторов, использованных для определения активности в кинетической области протекания реакции, и катализатора-прототипа - алюмооксидного катализатора марки АНКС-11К, их суммарный объем пор и удельная поверхность.Figa illustrates the dependence of the activity of the catalysts in the kinetic region of the reaction from the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm. Table 1 shows the values of the rate of formation of sulfur for the catalysts used to determine the activity in the kinetic region of the reaction, and the prototype catalyst - alumina catalyst brand ANX-11K, their total pore volume and specific surface area.

Фиг.1б иллюстрирует зависимость активности катализаторов в диффузионной области протекания реакции от соотношения объема мезопор диаметром 3-10 нм к объему ультрамакропор диаметром выше 1000 нм при объеме мезопор диаметром 3-10 нм не ниже 0,12 нм. В таблице 2 приведены значения выхода серы для катализаторов, использованных для определения активности в диффузионной области протекания реакции, и катализатора-прототипа - алюмооксидного катализатора марки АНКС-11К, их прочность и насыпная плотность.Fig.1b illustrates the dependence of the activity of the catalysts in the diffusion region of the reaction on the ratio of the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm to the volume of ultramacropores with a diameter above 1000 nm with a volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm not lower than 0.12 nm. Table 2 shows the sulfur yield values for the catalysts used to determine the activity in the diffusion region of the reaction and the prototype catalyst — the ANX-11K alumina catalyst, their strength and bulk density.

Из данных, представленных на Фиг.1а, видно, что на катализаторах с объемом мезопор диаметром 3-10 нм ниже 0,1 см3/г скорость образования серы (W) является относительно низкой. Эти катализаторы также имеют относительно низкие величины суммарного объема пор (менее 0,3 см3/г) и удельной поверхности (менее 280 м2/г) (табл.1). Для достижения максимальной каталитической активности объем мезопор (d=3-10 нм) должен быть не менее 0.12 см3/г. Суммарный объем пор этих катализаторов выше 0,3 см3/г, удельная поверхность не ниже 280 м2/г.From the data presented in Fig. 1a, it is seen that on catalysts with a mesopore volume of 3-10 nm in diameter below 0.1 cm 3 / g, the rate of sulfur formation (W) is relatively low. These catalysts also have relatively low total pore volume (less than 0.3 cm 3 / g) and specific surface area (less than 280 m 2 / g) (Table 1). To achieve maximum catalytic activity, the mesopore volume (d = 3-10 nm) should be at least 0.12 cm 3 / g. The total pore volume of these catalysts is higher than 0.3 cm 3 / g, and the specific surface area is not lower than 280 m 2 / g.

Из данных, представленных на Фиг.1b и в таблице 2, видно, что выход серы падает с увеличением соотношения Vпор3-10 нм/Vпор>1000 нм. На катализаторах, у которых соотношение Vпор3-10 нм/Vпор>1000 нм меньше 5, выход серы превышает 40%. Катализаторы, у которых Vпор3-10 нм/Vпор>1000 нм меньше 3, являются еще более эффективными (выход серы на этих катализаторах выше 50%) и имеют пониженную насыпную плотность (не выше 0,7 г/см3). Однако катализаторы с соотношением Vпор3-10 нм/Vпор>1000 нм меньше 1, обладая максимальной активностью в диффузионной области протекания реакции, имеют низкую механическую прочность (ниже 6 МПа).From the data presented in Fig.1b and in table 2, it is seen that the sulfur yield decreases with increasing ratio V por3-10 nm / V por> 1000 nm . On catalysts in which the ratio of V por3-10 nm / V por> 1000 nm is less than 5, the sulfur yield exceeds 40%. Catalysts in which V por3-10 nm / V por> 1000 nm are less than 3 are even more effective (the sulfur yield on these catalysts is above 50%) and have a reduced bulk density (not higher than 0.7 g / cm 3 ). However, catalysts with a ratio of V por3-10 nm / V por> 1000 nm are less than 1, having maximum activity in the diffusion region of the reaction, have low mechanical strength (below 6 MPa).

Из сопоставления характеристик заявленного катализатора и катализатора-прототипа (АНКС-11К), имеющих одинаковый химический и фазовый состав, видно, что эти катализаторы обладают удельной поверхностью выше 280 м2/г, объемом мезопор Vпор3-10 нм выше 0,12 см3/г, насыпной плотностью ниже 0,7 г/см3, характеризуются сопоставимой каталитической активностью в кинетической области (таблица 1). Однако заявленный катализатор имеет значительно более низкие значения соотношения Vпор3-10 нм/Vпор>1000 нм и, соответственно, значительно более высокую активность в диффузионной области, чем катализатор-прототип (таблица 2).From a comparison of the characteristics of the claimed catalyst and the prototype catalyst (ANKS-11K) having the same chemical and phase composition, it can be seen that these catalysts have a specific surface area above 280 m 2 / g, mesopore volume V por 3-10 nm above 0.12 cm 3 / g, bulk density below 0.7 g / cm 3 are characterized by comparable catalytic activity in the kinetic region (table 1). However, the claimed catalyst has significantly lower values for the ratio of V pores of 3-10 nm / V pores> 1000 nm and, accordingly, a significantly higher activity in the diffusion region than the prototype catalyst (table 2).

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицами 3, 4.The essence of the invention is illustrated by the following examples and tables 3, 4.

Пример 1.Example 1

Исходное сырье - продукт центробежной термической активации гидраргиллита, имеющий состав Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2O и содержащий (без дополнительных стадий отмывки или смешения) 1500-1800 ppm Na2O, измельчают в виброшаровой мельнице непрерывного действия до частиц со средним размером 5-35 мкм. В режиме пневмотранспорта измельченный продукт ЦТА подают на дисковый гранулятор. Расход сырья составляет 60 кг/ч. Одновременно через форсунку подают увлажняющий раствор, содержащий порообразующую выгорающую добавку - поливиниловый спирт (ПВС) с концентрацией 5 мас.%. Также через второй дозатор подают порообразующую невыгорающую добавку - продукт ЦТА со средним размером частиц 80-100 мкм. Расход добавки составляет 340 кг/ч. Процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 15/85.The feedstock is the product of centrifugal thermal activation of hydrargillite, having the composition Al 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O and containing (without additional washing or mixing steps) 1500-1800 ppm Na 2 O, crushed in a continuous ball mill to particles with an average size of 5-35 microns. In pneumatic transport mode, the ground CTA product is fed to a disk granulator. Raw material consumption is 60 kg / h. At the same time, a moisturizing solution containing a pore-forming burn-out additive - polyvinyl alcohol (PVA) with a concentration of 5 wt.% Is fed through the nozzle. Also through the second dispenser serves pore-forming non-burning additive - a CTA product with an average particle size of 80-100 microns. Additive consumption is 340 kg / h. The percentage of feedstock and non-fading additives is 15/85.

Окатывание ведут в непрерывном режиме. По мере достижения определенного размера (в диапазоне 2,8-8 мм) гранулы под действием центробежной силы пересыпаются через край гранулятора и с помощью ленточного транспортера поступают в емкости для гидратации. Емкости закрывают, и за счет экзотермической реакции масса, находящаяся в них, разогревается до температуры 60-95°C. Гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 4-х ч, после чего открывают и сушат на воздухе. В завершение процесса гранулы прокаливают в печи непрерывного действия при температуре 450°C в течение 4-х ч при скорости разогрева слоя до температуры прокаливания 20°C/ч и объемной скорости подачи воздуха 100 ч-1.Pelletization is carried out continuously. Upon reaching a certain size (in the range of 2.8-8 mm), the granules are poured over the edge of the granulator under the action of centrifugal force and, with the help of a belt conveyor, enter the containers for hydration. The containers are closed, and due to the exothermic reaction, the mass in them is heated to a temperature of 60-95 ° C. The granules are kept in containers for hydration for 4 hours, after which they are opened and dried in air. At the end of the process, the granules are calcined in a continuous furnace at a temperature of 450 ° C for 4 hours at a rate of heating the layer to an annealing temperature of 20 ° C / h and a space velocity of air supply of 100 h -1 .

Пример 2.Example 2

Пример 2 аналогичен примеру 1, за исключением следующих изменений:Example 2 is similar to example 1, with the following changes:

- состав исходного сырья - продукта центробежной термической активации гидраргиллита - Al2O3-0,14(ОН)0,14·0,2H2O;- the composition of the feedstock - the product of centrifugal thermal activation of hydrargillite - Al 2 O 3-0.14 (OH) 0.14 · 0.2H 2 O;

- увлажняющий раствор не содержит выгорающей добавки;- the moisturizing solution does not contain a burnable additive;

- процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 98/2;- the percentage of feedstock and non-fading additives is 98/2;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 48 ч;- the granules are kept in containers for hydration for 48 hours;

- прокаливание гранул ведут при температуре 400°C в течение 8 ч при объемной скорости подачи воздуха 1000 ч-1.- calcination of the granules is carried out at a temperature of 400 ° C for 8 hours at a volumetric air flow rate of 1000 h -1 .

Пример 3.Example 3

Пример 3 аналогичен примеру 2, за исключением следующих изменений:Example 3 is similar to example 2, with the following changes:

- состав исходного сырья - продукта центробежной термической активации гидраргиллита - Al2O3·0,4Н2О;- the composition of the feedstock - the product of centrifugal thermal activation of hydrargillite - Al 2 O 3 · 0,4N 2 O;

- в качестве невыгорающей порообразующей добавки используют термоактивированный гидроксид алюминия со средним размером частиц 80-100 мкм;- as a non-burning pore-forming additive, thermally activated aluminum hydroxide with an average particle size of 80-100 microns is used;

- процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 70/30;- the percentage of feedstock and non-fading additives is 70/30;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 2 ч;- the granules are kept in containers for hydration for 2 hours;

- прокаливание гранул ведут при температуре 450°C в течение 4 ч при скорости разогрева слоя до температуры прокаливания 100°C/ч.- annealing of the granules is carried out at a temperature of 450 ° C for 4 hours at a rate of heating the layer to an annealing temperature of 100 ° C / h.

Пример 4.Example 4

Пример 4 аналогичен примеру 2, за исключением следующих изменений:Example 4 is similar to example 2, with the following changes:

- в качестве сырья используют измельченный в дезинтеграторе до частиц со средним размером 5-35 мкм термоактивированный гидроксид алюминия, имеющий состав Al2O3-0,2(ОН)0,2·0,25H2O;- as raw materials, crushed in a disintegrator to particles with an average size of 5-35 microns is used thermally activated aluminum hydroxide having an Al 2 O 3-0,2 (OH) composition of 0.2 · 0.25H 2 O;

- процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 15/85;- the percentage of feedstock and non-fading additives is 15/85;

- в качестве невыгорающей порообразующей добавки используют продукт центробежной термической активации гидраргиллита со средним размером частиц 80-100 мкм;- as a non-burning pore-forming additive, the product of centrifugal thermal activation of hydrargillite with an average particle size of 80-100 microns is used;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 10 ч;- granules are kept in containers for hydration for 10 hours;

- прокаливание гранул ведут при температуре 300°C в течение 8 ч.- calcination of the granules is carried out at a temperature of 300 ° C for 8 hours

Пример 5.Example 5

Пример 5 аналогичен примеру 4, за исключением следующих изменений:Example 5 is similar to example 4, with the following changes:

- в качестве порообразующей невыгорающей добавки используют гидраргиллит со средним размером частиц 80-100 мкм,- as pore-forming non-burning additives using hydrargillite with an average particle size of 80-100 microns,

- процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 20/80;- the percentage of feedstock and non-fading additives is 20/80;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 4 ч;- the granules are kept in containers for hydration for 4 hours;

- прокаливание в печи непрерывного действия ведут при температуре 450°C в течение 4 ч при скорости разогрева слоя до температуры прокаливания 100°C/ч.- calcination in a continuous furnace is carried out at a temperature of 450 ° C for 4 hours at a rate of heating of the layer to a calcination temperature of 100 ° C / h.

Пример 6.Example 6

Пример 6 аналогичен примеру 4, за исключением следующих изменений:Example 6 is similar to example 4, with the following changes:

- в качестве порообразующей невыгорающей добавки используют древесный уголь;- charcoal is used as a pore-forming non-burning additive;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 48 ч;- the granules are kept in containers for hydration for 48 hours;

- прокаливание гранул ведут при температуре 600°C в течение 4 ч и скорости разогрева слоя до температуры прокаливания 200°C/ч.- calcination of the granules is carried out at a temperature of 600 ° C for 4 hours and the speed of heating the layer to an calcination temperature of 200 ° C / h.

Процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 85/15The percentage of raw materials and non-fading additives is 85/15

Пример 7.Example 7

Пример 7 аналогичен примеру 2, за исключением следующих изменений:Example 7 is similar to example 2, with the following changes:

- в качестве порообразующей невыгорающей добавки используют древесную муку;- wood flour is used as a pore-forming non-burning additive;

- гранулы выдерживают в емкостях для гидратации в течение 48 ч;- the granules are kept in containers for hydration for 48 hours;

- прокаливание гранул ведут при температуре 550°C в течение 8 ч при скорости разогрева слоя до температуры прокаливания 200°C/ч.- calcination of the granules is carried out at a temperature of 550 ° C for 8 hours at a rate of heating the layer to an calcination temperature of 200 ° C / h.

Процентное соотношение исходного сырья и невыгорающей добавки составляет 95/5.The percentage of feedstock and non-burning additives is 95/5.

Пример 8.Example 8

Пример 8 аналогичен примеру 1, за исключением того, что в процессе не используют невыгорающих порообразующих добавок, а в качестве выгорающей порообразующей добавки в увлажняющий раствор вводят карбоксиэтилцеллюлозу с концентрацией 1 мас.%.Example 8 is similar to example 1, except that the process does not use non-combustible pore-forming additives, and carboxyethyl cellulose with a concentration of 1 wt.% Is introduced into the moisturizing solution as a pore-forming additive.

Пример 9.Example 9

Пример 9 аналогичен примеру 8, за исключением того, что в качестве выгорающей порообразующей добавки в увлажняющий раствор вводят карбоксиметилцеллюлозу с концентрацией 3 мас.%.Example 9 is similar to example 8, except that carboxymethyl cellulose with a concentration of 3 wt.% Is added as a burnable pore-forming additive to the moisturizing solution.

Пример 10.Example 10

Пример 10 аналогичен примеру 8, за исключением того, что в качестве исходного сырья используют продукт центробежной термической активации гидраргиллита со средним размером частиц 5-35 мкм, а в качестве выгорающей порообразующей добавки в увлажняющий раствор вводят глицерин с концентрацией 5 мас.%.Example 10 is similar to example 8, except that the starting material used is a centrifugal thermal activation product of hydrargillite with an average particle size of 5-35 μm, and glycerol with a concentration of 5 wt.% Is introduced into the fountain solution as a burnable pore-forming additive.

Пример 11.Example 11

Пример 11 аналогичен примеру 1, за исключением того, что в процессе не используют порообразующих добавок.Example 11 is similar to example 1, except that the process does not use pore-forming additives.

Пример 12 - прототип по способу приготовленияExample 12 - a prototype of the method of preparation

Быстро дегидратируют гидраргиллит при 800°C с помощью потока горячего газа для получения продукта А с содержанием 3600 ppm Na2O. Часть продукта А вводят в автоклав с дистиллированной водой с рН, равным 7. Автоклав встряхивают и нагревают в течение 5 ч при 135°C. Полученную суспензию окиси алюминия сушат в течение 3 ч при 110°C, прокаливают при 600°C и получают продукт Б с содержанием Na2O 800 ppm. Смешивают продукты А и В в соотношении 50:50. Затем гранулируют в шарики с диаметром между 3,1 и 6,3 мм. При этом содержание Na2O в этих шариках составляет около 0,2 мас.%.Hydrargillite is dehydrated rapidly at 800 ° C using a hot gas stream to produce product A containing 3600 ppm Na 2 O. Part of product A is introduced into an autoclave with distilled water with a pH of 7. The autoclave is shaken and heated for 5 hours at 135 ° C. The resulting alumina suspension was dried for 3 hours at 110 ° C, calcined at 600 ° C, and product B was obtained with a Na 2 O content of 800 ppm. Mix products A and B in a ratio of 50:50. Then they are granulated into balls with a diameter between 3.1 and 6.3 mm. The content of Na 2 O in these balls is about 0.2 wt.%.

Условия получения катализаторов и их характеристики представлены в таблицах 3 и 4 соответственно.The conditions for the preparation of catalysts and their characteristics are presented in tables 3 and 4, respectively.

Данные, представленные в таблице 4, позволяют сделать вывод, что катализатор, полученный предлагаемым способом, не уступая по активности, прочности и удельной поверхности катализатору, полученному по способу-прототипу, имеет меньшую насыпную плотность.The data presented in table 4 allow us to conclude that the catalyst obtained by the proposed method, not inferior in activity, strength and specific surface area to the catalyst obtained by the prototype method, has a lower bulk density.

В результате использования предлагаемого способа упрощается технология получения катализатора за счет того, что из технологического процесса исключаются стадии гидротермической обработки, сушки в сушильном шкафу, приготовления исходного сырья перед гранулированием смешением в определенной пропорции продуктов, отмытых и не отмытых от Na2O.As a result of using the proposed method, the technology for producing a catalyst is simplified due to the fact that the hydrothermal treatment, drying in an oven, preparation of raw materials before granulation by mixing in a certain proportion of products washed and not washed from Na 2 O are excluded from the process.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Таблица 3Table 3 Условия получения образцов алюмооксидного катализатора по примерам 1-11The conditions for obtaining samples of alumina catalyst according to examples 1-11 № примераExample No. Исходное сырье, составFeedstock composition Порообразующие добавки, % мас.Pore-forming additives,% wt. Параметры стадийStage Parameters НевыгорающиеNon-playing ВыгорающиеBurnout τгидратации, ч hydration , h ПрокаливаниеCalcination Т, °CT, ° C τ, чτ, h UT, °C·ч-1 U T , ° C · h -1 Vгаза, ч-1 V gas , h -1 1one Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2OAl 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O 85 ЦТА85 CTA 5 ПВС5 PVA 4four 450450 4four 20twenty 100one hundred 22 Al2O3-0,14(ОН)0,14·0,2H2OAl 2 O 3-0.14 (OH) 0.14 · 0.2H 2 O 2 ЦТА2 CTA -- 4848 400400 88 200200 10001000 33 Al2O3·0,4H2OAl 2 O 3 · 0.4H 2 O 30 ТГА30 TGA -- 22 450450 4four 100one hundred 10001000 4four Al2O3-0,2(ОН)0,2·0,25H2OAl 2 O 3-0.2 (OH) 0.2 · 0.25H 2 O 15 ЦТА15 CTA -- 1010 300300 88 20twenty 10001000 55 Al2O3-0,2(ОН)0,2·0,25H2OAl 2 O 3-0.2 (OH) 0.2 · 0.25H 2 O 80 Гидраргиллит80 Hydrargillite -- 4four 450450 4four 100one hundred 100one hundred 66 Al2O3-0,2(ОН)0,2·0,25H2OAl 2 O 3-0.2 (OH) 0.2 · 0.25H 2 O 15 ДУ15 remote control -- 4848 600600 4four 200200 10001000 77 Al2O3-0,14(ОН)0,14·0,2H2OAl 2 O 3-0.14 (OH) 0.14 · 0.2H 2 O 5 ДМ5 DM -- 4848 550550 88 200200 10001000 88 Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2OAl 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O -- 1 КЭЦ1 KEC 4four 450450 4four 20twenty 100one hundred 99 Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2OAl 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O -- 3 КМЦ3 CMC 66 450450 4four 20twenty 100one hundred 1010 Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2OAl 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O -- 5 Глицерин5 Glycerin 4four 450450 4four 20twenty 100one hundred 11eleven Al2O3-0,28(ОН)0,28·0,1H2OAl 2 O 3-0.28 (OH) 0.28 · 0.1H 2 O -- -- 20twenty 400400 4four 20twenty 100one hundred

Таблица 4Table 4 Физико-химические свойства алюмооксидных катализаторов и их активность в реакции Клауса в условиях внутридиффузионного торможенияPhysico-chemical properties of alumina catalysts and their activity in the Klaus reaction under conditions of intra-diffusion inhibition Катализатор по примеру №The catalyst according to example No. Фазовый состав, %The phase composition,% SБЭТ, м2S BET , m 2 / g ΣVпор см3ΣV then cm 3 / g V3-10 нм, см3V 3-10 nm , cm 3 / g ρ, г/см3 ρ, g / cm 3 Р, МПаR, MPa Выход серы, %The yield of sulfur,% РА+χ-Al2O3 PA + χ-Al 2 O 3 γ-Al2O3 γ-Al 2 O 3 1one 7373 2727 354354 0,450.45 0,180.18 1,21,2 0,650.65 6,46.4 5353 22 7575 2525 320320 0,320.32 0,120.12 3,03.0 0,640.64 8,98.9 4848 33 7070 30thirty 315315 0,480.48 0,220.22 2,42,4 0,670.67 7,37.3 50fifty 4four 7070 30thirty 312312 0,460.46 0,120.12 3,73,7 0,660.66 10,210,2 4545 55 7070 30thirty 318318 0,440.44 0,200.20 4,14.1 0,690.69 12,012.0 4343 66 6565 3535 332332 0,600.60 0,160.16 0,40.4 0,610.61 5,05,0 5858 77 6565 3535 341341 0,530.53 0,150.15 1,01,0 0,630.63 6,16.1 5858 88 7575 2525 342342 0,490.49 0,280.28 4,74.7 0,750.75 12,512.5 4343 99 7575 2525 358358 0,600.60 0,350.35 5,05,0 0,740.74 10,110.1 4141 1010 8585 15fifteen 365365 0,400.40 0,250.25 2,52,5 0,670.67 8,28.2 4949 11eleven 45 ПБе, 55 (РА+χ-Al2O3)45 PBe, 55 (RA + χ-Al 2 O 3 ) 279279 0,220.22 0,200.20 7,37.3 0,900.90 19,019.0 2626 12*12* 8080 20twenty 362362 0,480.48 0,280.28 2,32,3 0,710.71 8,88.8 4747 *Образец катализатора приготовлен по способу-прототипу.* A catalyst sample was prepared according to the prototype method.

Claims (11)

1. Катализатор получения элементарной серы по процессу Клауса на основе оксида алюминия, представляющий собой смесь χ-, γ-Al2O3 и рентгеноаморфной фазы оксида алюминия в следующем соотношении, мас.%:
χ-Al2O3 и рентгеноаморфная фаза 65-99,9 γ-Al2O3 0,1-35,

отличающийся тем, что в катализаторе объем мезопор диаметром от 3 до 10 нм составляет 0,12-0,35 см3/г, а соотношение объема мезопор диаметром 3-10 нм к объему ультрамакропор диаметром выше 1000 нм меньше или равно 5.
1. The catalyst for the production of elemental sulfur according to the Claus process based on aluminum oxide, which is a mixture of χ-, γ-Al 2 O 3 and the X-ray amorphous phase of aluminum oxide in the following ratio, wt.%:
χ-Al 2 O 3 and X-ray amorphous phase 65-99.9 γ-Al 2 O 3 0.1-35,

characterized in that in the catalyst the volume of mesopores with a diameter of 3 to 10 nm is 0.12-0.35 cm 3 / g, and the ratio of the volume of mesopores with a diameter of 3-10 nm to the volume of ultra-macropores with a diameter above 1000 nm is less than or equal to 5.
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он имеет суммарный объем пор 0,3-0,6 г/см3 при величине удельной поверхности не ниже 280 м2/г.2. The catalyst according to claim 1, characterized in that it has a total pore volume of 0.3-0.6 g / cm 3 with a specific surface area of at least 280 m 2 / g. 3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он имеет насыпной вес в диапазоне 0,6-0,7 г/см3 при механической прочности на раздавливание не ниже 6 МПа.3. The catalyst according to claim 1, characterized in that it has a bulk density in the range of 0.6-0.7 g / cm 3 with a mechanical crushing strength of at least 6 MPa. 4. Способ приготовления катализатора получения элементарной серы по процессу Клауса, включающий стадию гранулирования наноструктурированного термоактивированного гидроксида алюминия, гидратацию свежесформованных сферических гранул в изолированных емкостях, сушку и термическую обработку, отличающийся тем, что на стадии гранулирования в наноструктурированное кислородсодержащее соединение алюминия, содержащее не более 1500-1800 ppm Na2O, вводят порообразующие выгорающие и/или невыгорающие добавки, в результате чего получают катализатор по любому из пп.1-3.4. A method of preparing a catalyst for the production of elemental sulfur according to the Klaus process, comprising the step of granulating nanostructured thermally activated aluminum hydroxide, hydrating freshly formed spherical granules in insulated containers, drying and heat treatment, characterized in that at the stage of granulating into a nanostructured oxygen-containing aluminum compound containing not more than 1500 -1800 ppm Na 2 O, injected blowing burnable and / or nevygorayuschie additives, thereby obtaining the catalyst n any one of claims 1-3. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что гидратацию свежесформованных гранул проводят в насыщенных парах воды за счет саморазогрева гранул при температуре 60-95°C в течение 2-48 ч.5. The method according to claim 4, characterized in that the hydration of the freshly formed granules is carried out in saturated water vapor due to self-heating of the granules at a temperature of 60-95 ° C for 2-48 hours 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что термическую обработку гранул проводят в токе воздуха при температуре 300-600°C в течение 4-8 ч при скорости разогрева слоя гранул до температуры прокаливания 20-200°C/ч.6. The method according to claim 4, characterized in that the heat treatment of the granules is carried out in a stream of air at a temperature of 300-600 ° C for 4-8 hours at a speed of heating the layer of granules to an annealing temperature of 20-200 ° C / h. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что термическую обработку гранул проводят при объемной скорости подачи воздуха не ниже 100 ч-1.7. The method according to claim 6, characterized in that the heat treatment of the granules is carried out at a space velocity of air supply of at least 100 h -1 . 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве порообразующих невыгорающих добавок используют соединения алюминия со средним размером частиц 80-100 мкм, такие как: гидраргиллит (гиббсит), термоактивированный гидроксид алюминия, продукт центробежнотермической активации гидраргиллита в количестве до 85 мас.%.8. The method according to claim 4, characterized in that aluminum compounds with an average particle size of 80-100 microns, such as hydrargillite (gibbsite), thermally activated aluminum hydroxide, a product of centrifugal thermal activation of hydrargillite in an amount of up to 85 wt., Are used as pore-forming non-burning additives. .%. 9. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве порообразующих выгорающих добавок используют, например, древесный уголь, древесную муку в количестве до 15 мас.%.9. The method according to claim 4, characterized in that, for example, charcoal, wood flour in an amount of up to 15 wt.% Are used as pore-forming burnable additives. 10. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве порообразующих выгорающих добавок используют, например, растворы поливинилового спирта, глицерина, карбоксиметилцеллюлозы и карбоксиэтилцеллюлозы с концентрацией до 5 мас.%.10. The method according to claim 4, characterized in that the solutions of polyvinyl alcohol, glycerol, carboxymethyl cellulose and carboxyethyl cellulose with a concentration of up to 5 wt.% Are used as pore-forming burnable additives. 11. Способ проведения процесса Клауса, заключающийся в пропускании газов, содержащих сернистые соединения, через неподвижный слой катализатора на основе оксида алюминия, отличающийся тем, что используют катализатор, определенный в пп.1-3 или полученный способом по любому из пп.4-10. 11. The method of carrying out the Klaus process, which consists in passing gases containing sulfur compounds through a fixed catalyst bed based on aluminum oxide, characterized in that they use the catalyst defined in claims 1-3 or obtained by the method according to any of claims 4-10 .
RU2012155297/04A 2012-12-19 2012-12-19 Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process RU2527259C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155297/04A RU2527259C2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155297/04A RU2527259C2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012155297A RU2012155297A (en) 2014-06-27
RU2527259C2 true RU2527259C2 (en) 2014-08-27

Family

ID=51215880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155297/04A RU2527259C2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527259C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711605C1 (en) * 2019-07-03 2020-01-17 Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" Method of producing alumina catalysts of the claus process and use thereof on sulfur production plants

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112595C1 (en) * 1994-07-13 1998-06-10 Рон-Пуленк Шими Catalyst for treating gases containing sulfur compounds and gas treatment method
RU2281161C2 (en) * 2000-11-28 2006-08-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Aluminum oxide possessing new structure of pores, method of production of such aluminum and catalyst made on its base
US7442290B2 (en) * 2003-03-12 2008-10-28 Lummus Technology Inc. Mesoporous aluminum oxide, preparation and use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2112595C1 (en) * 1994-07-13 1998-06-10 Рон-Пуленк Шими Catalyst for treating gases containing sulfur compounds and gas treatment method
RU2281161C2 (en) * 2000-11-28 2006-08-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Aluminum oxide possessing new structure of pores, method of production of such aluminum and catalyst made on its base
US7442290B2 (en) * 2003-03-12 2008-10-28 Lummus Technology Inc. Mesoporous aluminum oxide, preparation and use thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711605C1 (en) * 2019-07-03 2020-01-17 Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" Method of producing alumina catalysts of the claus process and use thereof on sulfur production plants

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012155297A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0038741B2 (en) Preparation process for catalysts or catalyst supports made of titanium dioxide and its use in the claus catalysis
US3557025A (en) Method of producing alkalized alumina and products produced thereby
EP0038705B1 (en) Process for the production of a low density activated alumina formed product
RU2526987C2 (en) Obtaining solid material based on zinc dioxide, suitable for gas or liquid purification
CN103818939B (en) Hydrogen peroxide fluid bed special aluminium oxide and production technology
Matsushima et al. Novel dry-desulfurization process using Ca (OH) 2/fly ash sorbent in a circulating fluidized bed
RU2395451C1 (en) Method of producing type a zeolite as adsorbent
RU2455232C2 (en) Adsorbent-desiccant and preparation method thereof
JP2010180086A (en) Method for producing slaked lime
RU2112595C1 (en) Catalyst for treating gases containing sulfur compounds and gas treatment method
RU2622126C2 (en) Method of preparing particles of sodium hydrogen carbonate
RU2527259C2 (en) Catalyst of obtaining element sulphur in claus process, method of its preparation and method of carrying out claus process
JPH01108111A (en) Silica extract
RU2711605C1 (en) Method of producing alumina catalysts of the claus process and use thereof on sulfur production plants
JP6383188B2 (en) Method for producing α-sodium ferrites
RU2448905C2 (en) Drying agent and method of making said drying agent
JP4512972B2 (en) Activated alumina compact
RU2390495C2 (en) Granular active aluminium oxide and preparation method thereof
RU2473468C1 (en) Method of obtaining active aluminium oxide
RU2659256C1 (en) Method for producing co2 high-temperature adsorbents
JP4285113B2 (en) Catalyst for producing dimethyl ether and method for producing dimethyl ether using the same
JP2000239006A (en) Activated alumina compact for production of hydrogen peroxide, its production, and purification of operating liquid for production of hydrogen peroxide by using the same
JP2005263529A (en) Method for producing activated alumina having low alkali content
JPH06298528A (en) Activated alumina powder and its production
RU2503619C1 (en) Method of obtaining granular sorbent