SU825131A1

SU825131A1 - Catalyst for gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur

Info

Publication number: SU825131A1
Application number: SU792790665A
Authority: SU
Inventors: Тофик Гасанович Алхазов; Юрий Павлович Коротаев; Альберт Амазаспович Вартанов; Ираида Терентьевна Балыбердина; Рена Искандер Кызы Мамедова
Original assignee: Azerb I Nefti Khimii Im M Aziz
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1981-04-30

Description

Изобретение относится к катализатору для окисления сероводорода до элементарной серы из газов кислородом и может найти применение в процессах очистки газов, содержащих до 2530 об.% сероводорода, в присутствий двуокиси углерода, а также для получения газовой серы.The invention relates to a catalyst for the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur from gases with oxygen and can be used in gas purification processes containing up to 2530 vol.% Hydrogen sulfide in the presence of carbon dioxide, as well as for the production of gas sulfur.

Известны катализаторы для газофазного окисления сероводорода до элементарной серы, применяющиеся в процессах очистки газов. Так например, при содержании в газе до 0,2-0,4 об.% сероводорода в качестве катализатора используют гидроокись железа flj . ,Known catalysts for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur, used in gas purification processes. For example, when the gas content is up to 0.2-0.4 vol.% Hydrogen sulfide, iron hydroxide flj is used as a catalyst. ,

При этом полной очистки газа не наблюдается .In this case, complete gas purification is not observed.

Известен алюмотитаноокисный катализатор, содержащий двуокись титана в количестве 5-15 вес.% и окись апю- _?миния 85-95 вес.%, эффективен при концентрации сероводорода в очищаемом газе до 3 об.%. Полное превращение сероводорода достигается при 30С°С Г2]Known alumotitanium oxide catalyst containing titanium dioxide in an amount of 5-15 wt.% And apyu oxide _? minia 85-95 wt.%, effective at a concentration of hydrogen sulfide in the gas to be purified up to 3 vol.%. Full conversion of hydrogen sulfide is achieved at 30 ° C ° G2]

Однако селективность процесса при этом 85%, образуется продукт глубокого окисления сероводорода - серт нистый ангидрид, побочный в данном процессе.However, the selectivity of the process is 85%, and a product of deep oxidation of hydrogen sulfide is formed - sulfuric anhydride, a by-product of this process.

Известен также трехкомпонёнтный катализатор £з), содержащий окись алюминия, двуокись титана и окись магния, при следующем отношении компонентов, вес.%:Also known is a three-component catalyst £ 3), containing aluminum oxide, titanium dioxide and magnesium oxide, in the following ratio of components, wt.%:

Окись магния Magnesium oxide 1,0-3,0 1.0-3.0 Двуокись титана Titanium dioxide 4,9-14,5 4.9-14.5 Окись алюминия Alumina Остальное Rest

Трехкомпонентный катализатор эффективен при содержании сероводорода в очищаемом газе до 3 об.%, при этом достигается полное превращение.сероводорода в серу без образования побочных продуктов.The three-component catalyst is effective in the content of hydrogen sulfide in the gas to be purified up to 3 vol.%, While complete conversion of hydrogen sulfide to sulfur is achieved without the formation of by-products.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для газофазного окисления сероводорода до элементарной серы, содержащий дву3 окись титанав анатазной форме или ‘совместно с 5,0-50,0 вес.% двуокиси титана в рутильной форме [4].The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a catalyst for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur, containing titanium dioxide anatase form or ‘together with 5.0-50.0 wt.% Titanium dioxide in rutile form [4].

Двуокись титана анатазной формы при содержании сероводорода в исходной смеси не более 3,0 об.% обеспечивает 96-100%-ное образование элементарной серы при 98-100%-ной селективности процесса. С увеличением концентрации сероводорода до 4,6-6,0 об.% селективность процесса снижается до 87,0-97,0%.Anatase titanium dioxide with a hydrogen sulfide content in the initial mixture of not more than 3.0 vol.% Provides 96-100% formation of elemental sulfur with 98-100% process selectivity. With an increase in the concentration of hydrogen sulfide to 4.6-6.0 vol.%, The selectivity of the process decreases to 87.0-97.0%.

Цепь изобретения - повышение активности катализатора.The chain of the invention is an increase in catalyst activity.

Для достижения цели катализатор ,для газофазного окисления сероводорода до элементарной серы, содержащий ί двуокись титана в анатазной форме, дополнительно содержит следующем содержании вес.%:To achieve the goal, the catalyst for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur, containing ί titanium dioxide in anatase form, additionally contains the following wt.%:

Окись железаIron oxide

Двуокись титанаTitanium dioxide

Катализатор позволяет вести процесс полного окисления сероводорода в элементарную серу при содержании его в очищаемом газе, до 28 об.% в присутствии такого же количества двуокиси углерода при 250-285 С со степенью превращения сероводорода в элементарную серу 96,3-99,5% и селективностью, равной 97,5-100%.The catalyst allows the process of complete oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur when it is contained in the gas to be purified, up to 28 vol.% In the presence of the same amount of carbon dioxide at 250-285 ° C with a degree of conversion of hydrogen sulfide to elemental sulfur of 96.3-99.5% and selectivity equal to 97.5-100%.

Максимальное превращение сероводо.рода в элементарную серу 99,5% со, 100%-ной селективностью достигается над катализатором, состоящим из смеси окислов следующего состава, вес.%:The maximum conversion of hydrogen sulfide to elemental sulfur of 99.5% with, 100% selectivity is achieved over a catalyst consisting of a mixture of oxides of the following composition, wt.%:

Окись железа 0,1Iron Oxide 0.1

Двуокись титана Остальное при следующих параметрах процесса:Titanium Dioxide Else with the following process parameters:

Объемная скорость Концентрация зе, об.% Концентрация газе, об.% Температура цесса,°CVolumetric rate Concentration of Ze, vol.% Concentration of gas, vol.% Process temperature, ° C

II

П р им е р вес.%:PRI me R wt.%:

окись железа при компонентов,iron oxide with components

0,05-0,30.05-0.3

Остальное . 40The rest. 40

-4 Ч га3000-4 h ha3000

Н%> вH%> in

24,5 ^C0<L ^в 24.5 ^C0 <L ⁱⁿ

25,0 про285 ; Катализатор состава, вес.%: Fe^O-j 0,05; Ti0,^ остальное, готовят из четыреххлористого титана и хлорного железа. 300 г Т1С1д_ растворяют при непрерывном перемешивании в 300 мл соляной кислоты и туда же добавляют 0,3 г FeCl^-бН^О. Для осаждения гидроокисей компонентов катализатора используют разбавленный раствор аммиака, содержащий 0,9 л ΝΗ^ΟΗ в 9 л дистиллированной воды. Получен55 е р 2. Катализатор. состаFe^O^ 0,1 ; TiO^ остальное, четыреххлористого титана железа.25.0 pro285; The catalyst composition, wt.%: Fe ^ O-j 0,05; Ti0, ^ the rest, is prepared from titanium tetrachloride and ferric chloride. 300 g of T1C1d_ are dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid, and 0.3 g of FeCl ^ -bH ^ O is added thereto. To precipitate the hydroxides of the catalyst components, a dilute ammonia solution containing 0.9 l ΝΗ ^ ΟΗ in 9 l of distilled water is used. Received55 er 2. Catalyst. Composition Fe ^ O ^ 0.1; TiO ^ the rest is titanium tetrachloride iron.

825131 4 ный осадок промывают дистиллированной водой до значения pH в промывных водах, равного 7, сушат при 120^аС и прокаливают при 300°С в течение 5 ч.825 131 4 ny precipitate was washed with distilled water until the pH in the washings equal to 7, ^and dried at 120 C and calcined at 300 ° C for 5 hours.

Через катализатор полученного состава, нагретый до 250°С, пропускают следующую газовую смесь, об.%: углеводороды (СНд, С₂Н₆, C^Hg) 40,0; двуокись углерода 23,5; сероводород 23,8; кислород 12,5 и азот 0,2.The following gas mixture, vol.%: Is passed through a catalyst of the obtained composition heated to 250 ° C, vol.%: Hydrocarbons (SND, C ₂ H ₆ , C ^ Hg) 40.0; carbon dioxide 23.5; hydrogen sulfide 23.8; oxygen 12.5 and nitrogen 0.2.

В результате реакции суммарная конверсия сероводорода составляет 98,3%, степень превращения в элементарную серу 96,3%, образуется 2,0% сернистого ангидрида.. Селективность процесса равна 98%.As a result of the reaction, the total conversion of hydrogen sulfide is 98.3%, the degree of conversion to elemental sulfur is 96.3%, 2.0% of sulfur dioxide is formed .. The selectivity of the process is 98%.

Прим ва, вес.%: готовят из и хлорногоPrima, wt.%: Prepared from and perchloric

300 г TiCl^. растворяют при непрерывном перемешивании в 300 мл соляЦой кислоты, добавляют 0,6 г FeCl^^H^O. Гидроокиси компонентов катализатора осаждают разбавленным раствором водного аммиака (0,9 л ИНдОН в 9 л дистиллированной воды). Полученный осадок промывают дистиллированной водой до значения pH в промывных водах, равного 7, сушат при 120°С и прокаливают при ЗОО^С в течение 5 ч. Через катализатор полученного состава, нагретый до 285°С, пропускают следующую газовую смесь, об.%: углеводороды (СНд, С^Н^, C^Hg) 36,4; двуокись углерода 28,0; сероводород 23,5; кислород 11,8 и азот 0,3..300 g of TiCl ^. dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid, add 0.6 g of FeCl ^^ H ^ O. The hydroxides of the catalyst components are precipitated with a dilute solution of aqueous ammonia (0.9 l of INDON in 9 l of distilled water). The obtained precipitate is washed with distilled water to a pH value in wash water of 7, dried at 120 ° C and calcined at 3 ° C for 5 hours. The following gas mixture, vol.%, Is passed through a catalyst of the obtained composition heated to 285 ° C. hydrocarbons (SND, C ^ H ^, C ^ Hg) 36.4; carbon dioxide 28.0; hydrogen sulfide 23.5; oxygen 11.8 and nitrogen 0.3 ..

В результате реакции суммарная конверсия сероводорода составляет 99,5%, степень превращения в элементарную серу 99,5%, селективность процесса 100%.As a result of the reaction, the total conversion of hydrogen sulfide is 99.5%, the degree of conversion to elemental sulfur is 99.5%, and the selectivity of the process is 100%.

ер 3. Катализатор состаFe^O^ 0,3; TiO^ остальное, четыреххлористого титана железа.EP 3. The catalyst composition Fe ^ O ^ 0,3; TiO ^ the rest is titanium tetrachloride iron.

Прим ва, вес.%: готовят из й хлорногоPrima, wt.%: Prepared from th chlorine

300 г TiCl^ растворяют при непрерывном перемешивании в 300 мл соляной кислоты, добавляют 0,3 г ГеС^'бН^О. Гидроокиси компонентов катализатора осаждают разбавленным раствором водного аммиака (0,9 л ΝΗ₄0Η в 9 л дистиллированной воды). Полученный осадок промывают дистиллированной водой до значения pH в промывных водах, равного 7, сушат при 120 С и прокаливают при 300°С в течение 5ч.300 g of TiCl ^ dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid, add 0.3 g of GeC ^ 'bH ^ O. The hydroxides of the catalyst components are precipitated with a dilute solution of aqueous ammonia (0.9 l ΝΗ ₄ 0Η in 9 l of distilled water). The resulting precipitate was washed with distilled water to a pH value in wash water of 7, dried at 120 ° C and calcined at 300 ° C for 5 hours.

Через катализатор полученного состава, нагретый до 275^<ЭС, пропускают следующую газовую смесь, об.%: углеводороды (СН₄, С_аН₆, С_ЭН₈) 38,3; двуокись углерода 24,6; сероводород 27,6; кислород 19,3 и азот 0,2.The following gas mixture, vol.%: Hydrocarbons (CH ₄ , C _a H ₆ , C _E H ₈ ) 38.3; is passed through a catalyst of the obtained composition heated to 275 ^<E C; carbon dioxide 24.6; hydrogen sulfide 27.6; oxygen 19.3 and nitrogen 0.2.

Claims

The invention relates to a catalyst for the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur from gases by oxygen and can be used in the purification of gases containing up to 2530% by volume of hydrogen sulfide in the presence of carbon dioxide, as well as for the preparation of gas sulfur. Catalysts for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur are used in gas purification processes. For example, when the content in the gas to 0.2-0.4% by volume of hydrogen sulfide, iron hydroxide fl is used as a catalyst. At the same time, complete gas cleaning is not observed. The alumina-titanium oxide catalyst, containing titanium dioxide in an amount of 5–15 wt.% And alumina 85–95 wt.%, Is known to be effective at a concentration of hydrogen sulfide in the gas to be purified up to 3 vol.%. Complete conversion of hydrogen sulphide is achieved at 300. However, the selectivity of the process is 85%, and a product of deep oxidation of hydrogen sulphide is formed - sulfuric anhydride, which is a by-product of this process. Also known is a three-component catalyst C3} containing alumina, titanium dioxide and magnesia, with the following ratio of components, wt.%: Magnesium oxide 1.0-3.0 Titanium dioxide 4.9-14.5 Alumina Oxide Three-way catalyst effective when the hydrogen sulfide content in the gas to be purified is up to 3% by volume, the complete conversion of hydrogen sulfide to sulfur without the formation of by-products is achieved. The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a catalyst for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur, containing bicarbonate titanium oxide in anatase form or together with 5.0-50.0 wt. X of titanium dioxide in rutile form. The titanium dioxide of the anatase form with a hydrogen sulfide content in the initial mixture of not more than 3.0 vol.% Provides 96-00% formation of elemental sulfur with 98-100% selectivity of the process. With an increase in the concentration of hydrogen sulfide to 4.6–6.0 vol.%, The selectivity of the process decreases to 87.0–97.0%. The purpose of the invention is to increase the activity of the catalyst. To achieve the goal, the catalyst for the gas-phase oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur, containing titanium dioxide in anatase form, additionally contains iron oxide with the following content of components, wt.%: Iron oxide. 0.05-0.3 Titanium Dioxide Else The catalyst allows the process oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulfur when it is contained in the gas to be purified, up to 28% by volume in the presence of the same amount of carbon dioxide at 250-285 ° C with the degree of conversion of hydrogen sulphide into elemental sulfur is 96.3-99.5% and selectivity is 97.5-100%. The maximum conversion of serovodovo. the type of elemental sulfur 99.5% with a 100% selectivity is achieved over a catalyst consisting of a mixture of oxides of the following composition, wt.%; Iron oxide 0.1 Titanium dioxide Else at the following process parameters: Volume velocity, h 3000 Concentration in gas, vol.% .24,5 Concentration of CO in gas, vol.% 25.0 Process temperature, C285 1 Example. The catalyst composition, wt.%:. ,, 0,05; TiO, else prepared from titanium tetrachloride and ferric chloride. 300 g TiCI. is dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid and 0.3 g of FeClj is added thereto. To precipitate the hydroxides of the catalyst components, a dilute ammonia solution containing 0.9 L in 9 L of distilled water is used. 14 is obtained. The sediment is washed with distilled water until pH is 7 in the wash water, dried at 120 s and calcined for 5 hours. The following gas mixture is passed through the catalyst of the composition heated to:% hydrocarbons (0.0; carbon dioxide 23.5; hydrogen sulfide 23.8; oxygen 12.5 and nitrogen 0.2. As a result of the reaction, the total conversion of hydrogen sulfide is 98.3%, the degree of conversion to elemental sulfur is 96.3%, it forms 2.0% sulfur anhydride .. The selectivity of the process is equal to 98%. Example 2. Catalyst composition, wt.%:, 1; TiO, the rest , prepared from titanium tetrachloride and ferric chloride. 300 g, dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid, 0.6 g of FeCU-bN O are added. Hydroxides of the catalyst components are precipitated with a dilute solution of aqueous ammonia (0, 9 l of NdON in 9 l of distilled water. The precipitate obtained is washed with distilled water to a pH of 7 in the washings, dried at 120 ° C and calcined at 300 ° C for 5 hours. The resulting composition catalyst heated to 285 - C, pass the following gas mixture, vol.%: Hydrocarbons (CH, b) 36 ,four; carbon dioxide 28.0; hydrogen sulfide 23.5; oxygen 11.8 and nitrogen 0.3. As a result of the reaction, the total conversion of hydrogen sulfide is 99.5%, the degree of conversion to elemental sulfur is 99.5%, the selectivity of the process is 100%. Example 3. The catalyst composition, wt.%: Fe, 0.3; TiOg else, prepared from titanium tetrachloride and ferric chloride. 300 g of TiCl2 are dissolved with continuous stirring in 300 ml of hydrochloric acid, 0.3 g is added. The hydroxides of the components of the catalyst are precipitated with a dilute solution of aqueous ammonia (0.9 l of MNdOH in 9 l of distilled water). The precipitate obtained is washed with distilled water until the pH in the wash water is 7, dried at 120 ° C and calcined for 5 hours. 582513 The following gas mixture is passed through a catalyst of the obtained composition, heated to, vol.%: Hydrocarbons (CH, C, jH,) 38.3; carbon dioxide 24.6; hydrogen sulphide 27.6; s oxygen 19.3 and nitrogen 0.2. Claims of the invention Catalyst for gas-phase oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulfur, containing titanium dioxide in u anatase form, characterized in that, in order to increase it. It additionally contains iron oxide at the following content of components, wt.%: 15 16 Iron oxide 0.05-0.3 Titanium dioxide Else Sources of information taken into account in the examination of the nitrogen dioxide guide. Chemistry, 1967, t., 1, p. 223.

2. USSR author's certificate in application number 2502422 / 23-04, cl. On 01/21/00, 1977.

3. USSR author's certificate in application number 2635983 / 23-04, cl. On 01 v 21/00,1978.

4. USSR author's certificate in application number 2576331 / 23-04, cl. On 01 J 21/00, 1978 (prototype).