Способ фотокаталитического разложения сероводорода

(51) 01 17/04 (2006.01) 01 3/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ объмной скорости подачи 25-450 час-1 и температуре от 140-до 480 С при солнечном облучении. В предлагаемом изобретении предложен способ разложения сероводорода в газовой фазе фотокаталитическим методом в мягких условиях(температура 25-80 С),достигаемых УФоблучением на катализаторе - предварительно осерннном природном сланце с использованием ртутно-кварцевой лампы малой мощности (100 Вт). Способ позволяет снизить энергозатраты,увеличить производительность катализатора при скорости подачи сероводородного газа,содержащего 90 2, варьируемой от 70 до 600 час-1.(72) Закарина Нелли Аскаровна Волкова Лидия Диодоровна Ким Ольга Клементьевна(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского(56) Предварительный патент РК 7760, кл. 61 39/00, 1999(54) СПОСОБ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА(57) Изобретение относится к способам разложения сероводорода с получением серы и водорода. Известный катализатор использован в фотокаталитическом разложении сероводорода при Изобретение относится к способам разложения сероводорода с получением серы и водорода. Известен способ получения серы и водорода из сероводорода методом термического разложения(Пат.США 4302434, 1981). Сероводородсодержащий газ по этому методу разлагают в реакторе при температуре 850-1600 С,затем охлаждают до 110-150 С, в результате чего осаждается элементарная сера. Газ отделяют от серы, нагревают до 100-400 С и пропускают над катализатором гидрирования. Затем из газового потока выделяют промывкой сероводород,который возвращают в зону разложения, а остаточный газ, с высоким содержанием водорода,выпускают в атмосферу. Недостатком известного способа являются техническая сложность осуществления, высокая энергоемкость, неполнота извлечения сероводорода из исходного газа, попадание сероводорода в атмосферу. Известен способ получения серы и водорода методом электроконверсии (Заявка 2639630, С 01 В 17/04, 1990 2). Суть способа заключается в том, что сероводород является рабочим газом плазмы. Сероводород разлагается на серу, которая поступает в соответствующий приемник, и водород, который пропускают через абсорбционную башню для извлечения непрореагировавшего сероводорода, и затем используют в промышленных целях. Недостатком известного способа является наличие примеси сероводорода в получаемом водороде,быстрое разрушение электродов плазмотрона под действием серосодержащих соединений,низкий КПД конверсии и невозможность эффективной переработки газов с низким содержанием сероводорода для получения элементарной серы. Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является способ получения серы и водорода из сероводорода (Предв. Пат. РК 7760, бюл. 7 от 15.07.99). Способ заключается в том,что фотокаталитическое разложение сероводорода проводится в кварцевом реакторе объмом 15 мл на сланце с использованием концентрированного солнечного облучения. Используемый катализатор сначала прокаливают с помощью концентратора солнечной энергии при температуре 100-250 С. Затем пропускают через него сероводородсодержащий газ (16 час-1) при Т 290-430 С. Скорость подачи сероводородсодержащего газа варьировалась от 25 до 450 час-1, а температура - от 140 до 480 С. Недостатком метода является невозможность использования солнечной энергии в зимний период,поэтому встает вопрос об искусственном источнике ультрафиолетового облучения (УФ-облучение). Задачей данного изобретения является разработка способа фотокаталитического разложения сероводорода при УФ-облучении с получением водорода и серы. Для разложения сероводорода в газовой фазе фотокаталитическим методом впервые было использовано облучение ртутно-кварцевой лампой 2 мощностью менее 100 Вт. Разработанный способ разложения сероводорода позволяет эффективно осуществлять фотокаталитическое разложение газов с высоким содержанием сероводорода при атмосферном давлении с получением двух товарных продуктов - водорода и серы. Преимущество нашего способа заключается в снижении температуры проведения процесса при увеличении производительности (600 час-1). При УФ облучении процесс фотокаталитического разложения сероводорода изучают в кварцевом реакторе объмом 5 мл. Разложение 2 при УФ облучении осуществляется уже при комнатной температуре, а в процессе - не выше 80 С. Через 40 минут испытаний во избежание перегрева кварцевую лампу отключают. Скорость подачи сероводородного газа,содержащего 90 2, варьируется от 70 - до 600 час-1. В результате реакции сероводород разлагается на водород и серу. Водород анализируют хроматографическим методом,анализ серы проводят весовым методом. Непрореагировавший сероводород анализируется по осадку , который образуется в результате реакции(1) 2(3)223 Анализ водорода проводят на хроматографе Хром - 5. На колонке из нержавеющей стали длиной 1 м, диаметром 3 мм, заполненной полимером полисорб - 1 с удельной поверхностью- 320 м 2/г с использованием детектора по теплопроводности. В качестве газа - носителя используют аргон. Пробу газа вводят объмом 0,3 мл. Весовой метод анализа серы основан на определении разницы массы до и после прокаливания пробы при 250 С. Серу помещают в предварительно прокаленную и взвешенную чашу,затем сжигают и прокаливают в муфельной печи при 250 С в течение 2 часов. После охлаждения в эксикаторе и осадок взвешивается. Результаты взвешиваний записывают с точностью до третьего знака. Массовую долю серы в пересчете на сухое веществоввычисляли по формуле где- масса навески анализируемой пробы вместе с чашей, г 1 - масса остатка вместе с чашей после прокаливания, г 2 - масса навески анализируемой пробы За результат анализа принимается среднеарифметическое значение не менее трех параллельных определений. Расхождение между опытами не превышало 0,05. В качестве катализатора используется железосодержащий природный сланец,предварительно осерненный при 500 С в течение 2-х часов. В таблице представлены данные по элементному составу исходного природного материала - сланца. В сланце содержание оксида железа составляет 6, что соответствует 3,5 содержанию железа. Таблица Элементный состав железосодержащего сланца 2 60 Удельная поверхность сланца по данным Брунауэр-Эммет-Теллер метода (БЭТ) составляет 3,5 м 2/г. Нижеследующие примеры раскрывают суть предлагаемого изобретения. Пример 1. В проточный кварцевый реактор объмом 5 мл загружают 3 мл сланца. Катализатор предварительно подвергается осернению по вышеописанной методике. Затем проводят фотокаталитическое разложение сероводорода на водород и серу. Скорость подачи сероводорода составляет 70 час-1, конверсия - 100, при этом образуется серы 0,8 г, 341 мл водорода в н.у. Образец испытывают в течение 3 часов (10800 с). Пример 2. Методика осуществления эксперимента описана выше в примере 1. Скорость подачи сероводорода составляет 109 час-1,конверсия - 100, при этом образуется серы 1,249 г,530,8 мл водорода в н.у. Образец испытывают в течение 3 часов (10800 с). Пример 3. Фотокаталитическое разложение сероводорода на водород и серу проводят как в 1 примере. Скорость подачи сероводорода составляет 199 час-1, конверсия - 100, при этом образуется серы 1,52 г, 646,1 мл водорода в н.у. Образец испытывают в течение 2 часов (7200 с). Пример 4. Фотокаталитическое разложение сероводорода на водород и серу изучают по методике, описанной в 1 примере. Скорость подачи сероводорода составляет 378 час-1, конверсия - 98,при этом образуется серы 0,736 г, 306,8 мл водорода в н.у. Образец испытывают в течение 30 минут(1800 с). Пример 5. Фотокаталитическое разложение сероводорода на водород и серу проводят по выше описанной методике. Скорость подачи сероводорода составляет 600 час-1, конверсия - 90, при этом образуется серы 0,413 г, 175,44 мл водорода в н.у. Образец испытывают в течение 12 минут (720 с). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ фотокаталитического разложения сероводорода в присутствии катализатора природного сланца при атмосферном давлении с получением водорода и серы, отличающийся тем,что его осуществляют при УФ-облучении с использованием ртутно-кварцевой лампы малой мощности, 1000 Вт, достаточной для обеспечения при повышенной разложения 2 производительности катализатора,объмная скорость подачи сероводорода 90 концентрации до 600 час-1, в мягких условиях, температура 2580 С.