Способ фотокаталитического разложения сероводорода

(51) 01 17/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА(57) Изобретение относится к способам получения серы путем фотокаталитического разложения сероводорода на водород и серу на осерненном монтмориллоните Таганского месторождения и может найти применение в процессах выделения серы на предприятиях газовой, химической и нефтяной промышленности.(72) Закарина Нэлли Аскаровна Волкова Лидия Диодоровна Ким Ольга Клементьевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан 21457 Изобретение относится к способам получения серы, методом фотокаталитического разложения сероводорода и может найти применение в процессах выделения серы на предприятиях газовой,химической и нефтяной промышленности. Известен способ получения серы из сероводорода,содержащегося в углеводородных газах (А.с. Российской Федерации 2216506, кл. С 01 В 3/06 3/26 17/04, 2003 бюл.8). Разложение сероводорода осуществляют на сульфидных катализаторах 2 . Концентрация сероводорода в углеводородном газе колеблется в пределах от 0,01 до 40 мас. Время появления непрореагировавшего сероводорода при пропускании над слоем катализатора составляет от 15 до 45 минут в зависимости от концентрации 2. Катализатор предварительно подвергают охлаждению,температура катализатора колеблется от-10 до 0 С. Недостатком известного метода является низкая производительность, невозможность переработки высококонцентрированного сероводородсодержащего газа, необходимость охлаждения катализатора. Известен способ разложения сероводорода, где в качестве катализаторов очистки газов от 2 используются сорбенты- 24 ититанат , промотированные различными Температура Давление Скорость потока Состав газа ( объм.) 2 - 1,5 Н 2 - 11,7 СО 9,6 СО 2 - 5,2 2 баланс. Концентрацию сероводорода варьировали от 0-16000 р.р Были определены удельные поверхности,которые составили для 25.7 м 2/г,7,2 м 2/г, а также размеры частици , равные 350 - 400 нм. Основными недостатками известного способа являются получение одного продукта - серы, трудомкость приготовления катализатора, а также невозможность переработки высококонцентрированного сероводородсодержащего газа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения серы из сероводорода (Патент РК 7759, Кл 01 В 17/04, 1999, бюл.7). Суть этого метода заключается в том, что под действием солнечного облучения на / А 12 О 3, Со/А 12 О 3,/А 12 О 3 - катализаторах происходит фоторазложение сероводорода на водород и серу. Катализаторы готовят методом пропиткиА 12 О 3 соответствующими солями, затем предварительно подвергают фотоосернению в течение трех часов. Объмная скорость подачи газа составляла от 8 до 133 ч-1 при температуре 45-415 С. Время, до появления непрореагировавшего сероводорода 10120 минут в зависимости от объмной скорости подачиН 2. Недостатком известного способа является недостаточно высокая активность и необходимость расходования дорогостоящего ,и Со. 2 добавками такими какжелезо (23), кобальт(Со 3 О 4), никельи оксид церия (СеО 2). Содержание оксидов составляет от 5 до 10 мас. Сорбентыиготовят методом конвекционного перемешивания, а катализаторы готовят методом соосаждения водных растворов нитратов железа, кобальта, никеля и церия. Соосаждение проводят смешением раствора нитратов металлов спри постоянном перемешивании и при комнатной температуре. Затем в течение 12 часов продукт осаждения подвергают старению и отфильтровывают. Полученный осадок формуют в виде гранул,диаметр которых составляет 1 мм. После формовки катализатор кальцинировали при 800 С в течение 4 часов. Диаметр гранул - около 0,3 мм. Скорость подъма температуры составляла 3 в минуту. Циклы сульфидирования и регенерации изучали в кварцевом реакторе с неподвижным слоем катализатора диаметром 1 см. Реактор был помещен в электропечь. В реактор загружали 1 грамм сорбента и подавали сероводородсодержащую газовую смесь с объмной скоростью подачи 5000 час-1. Отходящие из реактора газы были автоматически анализировали каждые 8 минут. Условия сульфидирования, регенерации и состав газовой смеси приведены ниже Регенрация 580 С 1 ат 50 мл/мин Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа разложения сероводорода, снижение стоимости катализатора и энергозатрат,возможность использования высококонцентрированных сероводородсодержащих газов(до 100). Отличительным признаком предлагаемого способа получения серы из сероводорода в присутствии катализатора является то, что разложение сероводорода фотокаталитическим методом при воздействии облучения ртутнокварцевой лампы мощностью не менее 100 Ватт позволяет осуществлять разложение 2 и в зимний период. Анализ литературы показывает, что использование солнечной энергии в химических процессах широко известно, однако в зимний период солнечной энергии недостаточно, поэтому встает вопрос об искусственном источнике ультрафиолетового облучения (УФ-облучение). В качестве катализатора предложен осерненный монтмориллонит Таганского месторождения. Разложение Н 2 при этом методе отличается низкой температурой процесса (не более 80 С), распад сероводорода под действием УФ- облучения наблюдается уже при комнатной температуре. Разработанный способ разложения сероводорода позволяет эффективно осуществлять фотокаталитическое разложение газов с высоким содержанием сероводорода с получением двух товарных продуктов - водорода и серы. Изобретение 21457 упрощает процесс, так как в качестве катализатора используется Таганский монтмориллонит. Использование данного метода позволяет разлагать сероводород со 100 конверсией и 100 селективностью по сере. Катализатор не теряет своей активности даже после 500 часов работы. В работе использован Таганский монтмориллонит,который перед опытом подвергают осернению при 550 С в течение двух часов для получения активной сульфидной фазы катализатора. Предварительными опытами установлено, что без катализатора фоторазложение сероводорода в газовой фазе практически не происходит. Химический состав катализатора приведен в таблице. Удельная поверхность изученного катализатора по методу БЭТ по низкотемпературной адсорбции азота составляет 4,4 м 2/г. После осернения пропускают 2 через слой катализатора с различной скоростью. Фиксируют температуру в реакторе и через определенное время(10 мин) отбирают пробы на анализ. Образующийся в результате реакции водород анализируют методом газожидкостной хроматографии. Конверсию сероводорода определяют по весу осадка ,получаемого в результате реакции непрореагировавшего сероводорода с С(3)2. Количество образующейся серы определяют весовым методом. Сероводород получают разложением сульфида натрия 7-й соляной кислотой. Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение. Пример 1. В проточный кварцевый реактор, объмом 5 мл загружают 3 мл монтмориллонита, предварительно осерненного по вышеописанной методике. Затем проводят фоторазложение сероводорода при следующих условиях объмная скорость подачи сероводорода - 40 ч-1, продолжительность облучения 2 часа (7200 с) температура процесса - 80 С, конверсия сероводорода - 100 масса полученной серы - 0,34 грамм. Пример 2. Методика проведения опыта аналогична примеру 1, но объмная скорость подачи сероводорода в зону реакции увеличена и составляет 160 ч-1,продолжительность облучения 2 часа (7200 с), при этом конверсия сероводорода составляет 100 масса серы - 1,358 грамм. Пример 3. Методика проведения опыта аналогична примеру 1. Объмная скорость подачи сероводорода в зону реакции составляет 600 ч-1. Продолжительность облучения 40 мин (2400 с). Конверсия сероводорода составляет 99,5 масса серы - 1,697 грамм. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения серы из сероводорода в присутствии катализатора и при воздействии концентрированного солнечного излучения,отличающийся тем, что в качестве катализатора используют осерненный монтмориллонит Таганского месторождения.