Способ очистки газов от сернистых соединений

Способ очистки газов от сернистых соединений

Реферат

 

Изобретение предназначено для очистки газов от серосодержащих соединений. Газы очищают от сернистых соединений путем их окисления кислородом до серы и/или дисульфидов в слое оксидного катализатора с последующим отделением серы от очищенного газа. Катализатор содержит 5 - 100 мас.% активного компонента и представляет собой монолитный блок, собранный из отдельных пористых элементов со сквозными каналами, причем не менее 50% пор, содержащихся в названных элементах, имеют размер от 1000 до 5000 а объем пор составляет 0,15-0,50 см³/г. Изобретение позволяет упростить процесс очистки газов от сернистых соединений при его экологической надежности. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтехимической и газовой промышленности, а конкретнее к способу очистки газов от серосодержащих соединений.

Изобретение может найти применение при добыче и переработке низко- и среднесернистых природных газов, при очистке попутных нефтяных газов, образующихся при добыче и переработке сернистых нефтей, при очистке коксовых и сланцевых газов, а также выбросов химических производств, в том числе вентиляционных, например, при производстве целлюлозы.

В настоящее время для очистки газов от сернистых соединений находит применение метод прямого гетерогенно-каталитического окисления сероводорода кислородом до элементарной серы. При использовании этого метода достигается высокая степень очистки исходных газов при достаточно низких энергозатратах (по сравнению с сорбционными методами очистки), а также обеспечивается получение целевого нетоксичного продукта - элементарной серы.

Известен способ очистки сероводородсодержащего газа, осуществляемый путем окисления сероводорода на пористом катализаторе, имеющем вид черенков, выполненном на основе оксидов ванадия (7 мас.%) и висмута (8-20 мас.%), нанесенных на пористые огнеупорные оксиды алюминия, кремния, титана, циркония. Средний диаметр пор катализатора составляет 200 (Пат. США 4444908, В 01 J 23/14).

Этот способ обеспечивает степень превращения сероводорода не более 95% (t = 220-270^oC), что не может считаться достаточным, так как не обладает экологической надежностью в связи с необходимостью осуществления дополнительной доочистки газа от сероводорода.

Известен также способ очистки газа от сероводорода путем газофазного окисления сероводорода на катализаторе черенковой формы, представляющем собой диоксид титана (6,95-25,3 мас.%), нанесенный в виде слоя на фаянсовый алюмосиликатный носитель (а.с. СССР 882589, В 01 J 23/76). При осуществлении окисления при температуре 200^oC степень превращения сероводорода составляет только 81%, а при проведении процесса в более высокотемпературном режиме - более 250^oC, степень превращения сероводорода составляет 95%.

Таким образом, указанный способ технологически сложен, сопряжен с повышенными энергозатратами и при этом не обладает экологической надежностью.

Известен также способ очистки газов от сероводорода путем гетерогенного окисления (t=200-265^oC) последнего на катализаторе нанесенного типа, содержащего оксид никеля (0,1-25,0 мас.%), оксид алюминия (0-10 мас.%), нанесенные на диоксид титана (а.с. ФРГ 3332563, В 01 J 23/76). Указанный способ даже при использовании двухстадийной схемы не позволяет увеличить степень очистки свыше 97,37%.

Известно также селективное окисление серосодержащих соединений до элементарной серы с целью очистки содержащих эти соединения газов при использовании нанесенного пористого катализатора с удельной поверхностью менее 20 м²/г. Этот катализатор содержит носитель, выполненный из -оксида алюминия и 5-20 мас.% оксидо-железо-хромового активного компонента (заявка N EP 024920, 28.10.87, кл. В 01 D 53/36). Окисление осуществляют при температуре 210-270^oC, степень очистки составляет 90%. Указанный способ не обеспечивает глубокую очистку исходного газа, достаточную для дальнейшего его использования в технологических процессах или в качестве топлива без загрязнения окружающей среды.

В соответствии со способом (Международная заявка WO 84/04700, В 01 J 23/86) исходный газ, содержащий сероводород или меркаптаны, смешивают с кислородом в количестве, обеспечивающем соотношение кислород : сернистое соединение, равное (0,5-50):1. Затем подают образованную смесь на слой катализатора, где при температуре 120-300^oC происходит окисление сернистых соединений до элементарной серы или дисульфидов. Слой катализатора образуют элементами, (имеющими вид черенков, шариков, колец), содержащими в качестве активного компонента оксиды кобальта или никеля, или марганца, или меди, или цинка, или титана, или железа, или хрома. Этот способ наиболее близок к заявляемому по технической сущности и принимается в качестве прототипа.

Степень очистки, обеспечиваемая указанным способом, составляет 96-99%. Однако при осуществлении процесса очистки длительное время используемый катализатор теряет свою активность, и степень превращения сернистых соединений в элементарную серу уменьшается. Возникает необходимость в регенерации катализатора, что резко усложняет процесс очистки и делает его экологически ненадежным в связи с тем, что проведение регенерации любым известным способом связано с повышением температуры и выбросом газов регенерации в атмосферу после сжигания их на факеле.

Известный способ предусматривает возможность очистки газов в течение 3000-5000 часов без изменения высокой степени превращения, однако процесс при этом необходимо вести при температуре 250-300^oC, то есть при этом необходимо нагревать исходный газ, обычно имеющий температуру 150-200^oC, что представляет обычно сложную технологическую задачу, резко ухудшая при этом технико-экономические показатели, увеличивая, в частности затраты на очистку.

Кроме того, указанный способ не пригоден для очистки газов низкого и высокого давления, так как при низких давлениях не удается пропустить газ через слой катализатора, а при давлении выше 1,08 МПа усиливается конденсация образующейся серы на поверхности катализатора, что приводит к снижению активности катализатора, и, следовательно, степени очистки.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение процесса очистки газов от сернистых соединений при его экологической надежности.

Это достигается тем, что в известном способе очистки газов от сернистых соединений, заключающемся в окислении сернистых соединений кислородом в слое оксидного катализатора до серы и/или дисульфидов, последующем отделении конденсируемых продуктов от очищенного газа, согласно предлагаемому способу окисление сернистых соединений осуществляют в слое катализатора, содержащего от 5 до 100 мас.% активного компонента, и представляющего собой монолитный блок, собранный из отдельных пористых элементов со сквозными каналами, причем не менее 50% пор, содержащихся в названных элементах, имеют размер от 1000 до 5000 а объем пор составляет 0,15-0.5 см³/г.

Согласно заявляемому изобретению, целесообразно очищаемый газ направлять в слой катализатора сверху вниз, при этом сквозные каналы пористых элементов катализатора сориентированы в направлении подачи очищаемого газа, а окисление сернистых соединений осуществлять на катализаторе, содержащем, мас.%: 20-75 Fe₂O₃ и 25-80 Cr₂O₃ и, возможно, дополнительно содержащем в качестве активного компонента 1,5-25,0 CaO, или NiO, или ZnO или TiO₂ или CuO, или MnO₂ в массивном виде или на любом известном носителе катализатора или на катализаторе, содержащем в качестве активного компонента, мас.%: 2-6 V₂O₅, или 5-20 Sb₂O₅, остальное - носитель, или на катализаторе, содержащем в качестве активного компонента, мас.% 10-20 MgCr₂O₄, или 10-20 CuCr₂O₄, или 10-20 CuMgCr₂O₄, остальное - носитель, который содержит по крайней мере один тугоплавкий оксид металла и/или алюмосиликат, и/или активированный углерод, либо выполнен из металла.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что окисление удаляемых сернистых соединений проводят в слое катализатора, представляющего собой монолитный блок со сквозными каналами, и не менее 50% пор имеют размер от 1000 до 5000 , а объем пор составляет 0,15-0,5 см³/г, при этом содержание активного компонента катализатора составляет от 5 до 100 мас.%.

Известны технические решения, в которых очистку газов от сернистых соединений осуществляют на катализаторе, имеющем форму черенков, колец или шариков, содержащем в качестве активного компонента оксиды железа, хрома, марганца, меди, титана, кобальта, никеля, однако катализаторы, имеющие указанный состав активного компонента, не обеспечивают экологическую надежность процесса очистки, и процесс очистки являются сложным, многостадийным, причем степень очистки не превышает 95%. тогда как заявляемое решение обеспечивает степень очистки, равную 99%, при экологической надежности процесса, возможности осуществлять очистку без регенерации катализатора в течение 10000-16000 часов при более низкой температуре.

Заявляемый способ основан на методе прямого гетерогенно-каталитического окисления сернистых соединений кислородом до элементарной серы и или дисульфидов. В качестве газов, которые могут быть подвергнуты очистке с применением заявляемого способа можно назвать: 1. Природные газы следующего состава: H₂S - 0.1 - 5 об.%, меркаптаны (RSH) - 0,1-0,7 об.% COS - 0.01 - 0.2 об.% CO₂ - 1,0 - 5 об.% CH₄ - 70 - 85 об.% углеводороды C₂-C₅ - остальное. T = 10-60^oC.

2. Газы регенерации образующиеся при сорбционной очистке природных газов следующего состава: H₂S - 0.1 - 1.0 об.%, меркаптаны (RSH) - 0,2 - 5,0 об.% COS - 0.05 - 1.0 об.% CO₂ - 1,0 - 8,0 об.% CH₄ - 65 - 70 об.% углеводороды C₂-C₅ - остальное. T = 200-250^oC.

3. Газы первичной переработки нефти следующего состава: H₂S - 0.1 - 1,0 об.%, меркаптаны (RSH) - 0,01-0,1 об.% CO₂ - 0,1 - 1.0 об.% CH₄ - 20 - 30 об.% углеводороды C₂-C₅ - остальное. T = 40-80^oC.

4. Попутные нефтяные газы следующего состава: H₂S - 0.1 - 5 об.%, меркаптаны (RSH) - 0,01-0,3 об.% COS - 0.01-0.1 об.% CO₂ - 1,0 - 5 об.% CH₄ - 20 - 40 об.% углеводороды C₂-C₅ - остальное. T = 10-60^oC.

5. Отходящие газы процесса Клауса следующего состава: H₂S - 0.2 - 5 об.%, SO₂ - 0,1-0,2 об.% COS - 0.1 - 0.5 об.% H₂O - 30 об.% азот - остальное. T = 140-250^oC.

6. Газы коксовых производств следующего состава: H₂S - 0.2 - 5 об.%, SO₂ - 0,1 - 0,2 об.% COS - 0.01 - 0.5 об.% CO₂ - 1 - 10 об.% NH₃ - 0,1 - 2,0 об.% азот - остальное. T = 140-250^oC.

7. Газы выветривания серных ям: H₂S - 0.2 - 0.5 об.% COS - 0.01 - 0.5 об.% азот - остальное. T = 120-150^oC.

8. Вентиляционные выбросы химических производств: H₂S - 0.1 - 2.0 об.%, меркаптаны (RSH) - 0,1-1,0 об.% COS, CS₂ - 0.01-0.5 об.% воздух - остальное. T = 10-60^oC.

Для очистки любого из вышеуказанных газов от сернистых соединений газ смешивают с кислородсодержащей газовой смесью, концентрация кислорода в которой, преимущественно составляет 21-100 об.%, таким образом, чтобы соотношение кислород: сернистые соединения в суммарной газовой смеси составляло (0,5-10,0):1.

Суммарную газовую смесь затем вводят в реакционную камеру (например, в каталитический реактор вертикального типа) заполненную оксидным катализатором в виде слоя.

Слой катализатора образован монолитным блоком, собранным из отдельных пористых элементов со сквозными каналами.

Концентрация сквозных каналов по поперечному сечению пористых элементов составляет от 1 до 50 каналов/см².

В используемом оксидном катализаторе должно содержаться не менее 50% пор с размером 1000-5000 при объеме пор, составляющем 0,15-0,50 см³/г. Содержание активного компонента, например оксидов железа, хрома, кобальта, никеля, марганца, меди, цинка, титана в катализаторе должно составлять от 5 до 100 мас.%.

На поверхности указанного катализатора происходит реакция селективного окисления сернистых соединений до элементарной серы и/или дисульфидов и воды. Парогазовую реакционную смесь, содержащую образовавшуюся элементарную серу, пары воды, непрореагировавшие инертные компоненты выводят из реакционной зоны, после чего пары серы улавливают любым известным способом, например конденсацией, осуществляемой при температуре 130-160^oC.

Степень очистки исходного газа после осуществления совокупности указанных приемов составляет около 100%, благодаря чему возможно газ, очищенный от соединений серы, использовать в различных технологических процессах или в качестве топлива, не загрязняя при этом окружающую среду сернистыми соединениями.

Благодаря осуществлению окисления сернистых соединений в условиях, указанных выше, процесс очистки возможно вести в течение 10000-16000 часов, сохраняя показатели степени очистки практически на достигнутом уровне.

Особенностью используемой в заявляемом способе реакции селективного гетерогенно-каталитического окисления сернистых соединений является образование легкоконденсируемого продукта, каким является элементарная сера. Образующаяся сера скапливается в порах используемого катализатора за счет капиллярной конденсации, происходящей при любом температурном режиме процесса, но особенно активно при температуре ниже 210-230^oC (точка росы) и дезактивирует катализатор. Согласно заявляемому изобретению сконденсированную серу выводят с поверхности катализатора за счет действия силы тяжести и текучести, причем скорость отвода серы существенно зависит от радиуса пор, их суммарного объема и геометрической формы элементов, образующих слой применяемого катализатора. Оптимальным строением катализатора является выполнение его в виде монолитного блока, собранного из отдельных элементов, сквозные каналы которых сориентированы в направлении подачи очищаемого газа, который подают сверху вниз. Указанные пористые элементы со сквозными каналами имеют в поперечном сечении форму окружности, трех-, четырех- или многоугольника. Причем, целесообразно, чтобы сечение имело вид трех-, четырех- или многоугольника, что обеспечивает при сборке слоя катализатора совмещение каждой грани элемента по всей ее площади с другим элементом и образование монолитного слоя без пустот между элементами.

Не менее 50% пор катализатора должны иметь размер 1000-5000 , так как при снижении величины размера пор наблюдается скопление в порах серы и/или дисульфидов, что приводит к дезактивации катализатора; при более высоких значениях размера пор поверхность катализатора недопустимо мала, что также снижает его активность.

Объем пор катализатора должен составлять 0,15-0,50 см³/г, невыполнение этого условия не позволит получить указанные выше оптимальные размеры пор.

Таким образом, исходный очищаемый газ, например, любого указанного выше происхождения и состава после смешивания с кислородом в соотношении, указанном выше, подают на слой катализатора указанного выше состава и строения. На катализаторе происходит селективное окисление серосодержащих соединений исходного газа до элементарной серы. Продукт реакции - элементарная сера - частично образуется в виде паров, которые, миновав слой катализатора, с очищенным газом выводят из реакционной камеры, после чего подвергают разделению. Другая часть элементарной серы конденсируется в порах катализатора с образованием на поверхности катализатора жидкой текучей пленки, которая стекает по стенкам сквозных каналов в конденсатор-серосборник. Именно благодаря строению и структурным размерам катализатора не происходит застаивания серы в порах катализатора и обеспечивается динамическое равновесие между образующейся и выводимой серой.

Заявляемый способ позволяет обеспечить степень очистки, равную 99%, в течение 10000-16000 часов, не прибегая к регенерации катализатора и не повышая во многих случаях температуру исходного газа.

Заявляемый способ не вызывает загрязнения окружающей среды.

Для иллюстрации заявляемого способа приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Очищаемый природный газ, содержащий 5.0 об.% H₂S, 5.0 об.% CO₂, 90.0 об. % углеводородов C₁-C₅, имеющий температуру 150^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 6 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 14 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас. %: Fe₂O₃ - 50, Cr₂O₃ - 30, ZnO - 20. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 60%, объем пор - 0.3 см³/г.

В реакторе при 230^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 9.1, CO₂ - 4.2, углеводороды C₁-C₅ - остальное, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC, степень очистки сероводорода составляет 99.1% при селективности 99.6%.

Пример 2.

Очищаемый природный газ, содержащий 2.3 об.% H₂S, 5.4 об.% CO₂, 92.3 об. % углеводородов C₁-C₅, имеющий температуру 200^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 2.8 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: Fe₂O₃ - 60, Cr₂O₃ - 20, TiO₂ - 20. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 55%, объем пор - 0.35 см³/г.

В реакторе при 230^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 3.5, CO₂ - 5.31, углеводороды C₁-C₅ - остальное, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC, степень очистки сероводорода составляет 99.6% при селективности 99.3%.

Пример 3.

Очищаемый природный газ, содержащий 1.2 об.% H₂S, 1.0 об.% CO₂, 32 об.% метана, остальное - углеводороды C₂-C₅, имеющий температуру 190^oC. в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 1.5 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: Fe₂O₃ - 40, Cr₂O₃ - 40, TiO₂ - 20. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 50%. объем пор - 0.40 см³/г.

В реакторе при 210^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 2.6, CO₂ - 0.95, метан - 31.7, углеводороды C₂-C₅ - остальное, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC. степень очистки сероводорода составляет 99.36% при селективности 99.2%.

Пример 4.

Очищаемый газ регенерации цеолитов, содержащий 0.5 об.% H₂S, 1.0 об% меркаптанов (RSH), 70 об.% метана, 28.5 об.% углеводородов C₂-C₅, имеющий температуру 180^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 9.5 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: Fe₂O₃ - 55, Cr₂O₃ - 25, ZnO - 20. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 58%, объем пор - 0.35 см³/г.

В реакторе при 200^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 11.8, O₂ - 2.55, метан - 60.55, углеводороды C₂-C₅ - 25.1, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC, степень очистки сероводорода составляет 99.7% при селективности 99.1%.

Пример 5.

Очищаемый газ регенерации щелочной очистки сжиженных газов, содержащий 1.3 об. % H₂S, 5.1 об% меркаптанов (RSH), 93.6 об.% углеводородов C₁-C₅, имеющий температуру 150^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, обогащенным кислородом (концентрация кислорода в азот-кислородной смеси 40 об.%) в количестве 75.5 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: Fe₂O₃ - 40, Cr₂O₃ - 20, ZnO - 20. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 58%, объем пор - 0.35 см³/г.

В реакторе при 200^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 11.8, O₂ - 2.55, метан - 60.55, углеводороды C₁-C₅ - 25.1, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы и дисульфидов, затем до 90^oC, степень очистки сероводорода составляет 99.7% при селективности окисления сероводорода и меркаптанов до элементарной серы и дисульфидов 99.1%.

Пример 6.

Очищаемый газ первичной переработки сернистой нефти, содержащий 1.1 об.% H₂S, 0.1 об.% меркаптанов (RSH), 33.4 об.% метана, остальное - углеводороды C₂-C₅, имеющий температуру 200^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом в количестве 14 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: CuO - 2, V₂O₅ - 15, алюмосиликатный носитель - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 52%, объем пор - 0.50 см³/г.

В реакторе при 215^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 11.7, O₂ - 2.55, метан - 27.1, O₂ - 0.27, углеводороды C₂-C₅ - остальное, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы и дисульфидов, затем до 90^oC, степень очистки сероводорода составляет 99.7% при селективности окисления сероводорода и меркаптанов до элементарной серы и дисульфидов 99.1% Пример 7.

Очищаемый газ процесса Клауса нефтеперерабатывающих заводов, содержащий 2.3 об.% H₂S, 0.5 об.% COS, 19.3 об.% H₂О, 77.9 об.% N₂, имеющий температуру 200^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом в количестве 6 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор. содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: CuO - 5, V₂O₅ - 15, алюмосиликатный носитель - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 60%, объем пор - 0.40 см³/г.

В реакторе при 230^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 84.7, H₂O - 16.3, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC для конденсации паров воды. Степень очистки газа от сернистых соединений составляет 99.8% при селективности 99.5%.

Пример 8.

Очищаемый газ процесса Клауса газоперерабатывающего завода, содержащий 2.2 об.% H₂S, 1.3 об.% COS, 10.0 об.% H₂O, 11.3 об.% CO₂, 75.2 об.% N₂, имеющий температуру 165^oC в количестве 50 л/ч смешивают с техническим кислородом (чистота 99.0%) в количестве 5.5 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г оксидного пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас. %: CuO - 31, V₂O₅ - 11, носитель-силикагель - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 55%. объем пор - 0.3 см³/г.

В реакторе при 190^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 82,5, H₂O - 8,7, CO₂ - 8,8, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC для конденсации паров воды. Степень очистки газа от сернистых соединений составляет 99,2% при селективности 98,9%.

Пример 9.

Очищаемый коксовый газ, содержащий 5,1 об.% H₂S, 0,01 об.% COS, 25,0 об. % CO₂, остальное - N₂, имеющий температуру 185^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом в количестве 7,2 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 3,5 г оксидного пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: MgCr₂O₄ - 10, алюмосиликатный носитель - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 70%, объем пор - 0,5 см³/г.

В реакторе при 190^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 97,8, CO₂ - 2,2, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC для конденсации паров воды. Степень очистки газа от сернистых соединений составляет 99,6% при селективности 99,3%.

Пример 10.

Очищаемый коксовый газ, содержащий 3,2 об.% H₂S, 0,01 об.% COS, 10,4 об. % CO₂, остальное - N₂, имеющий температуру 205^oC, в количестве 50 л/ч, смешивают с воздухом в количестве 14,3 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 5 г оксидного пористого катализатора. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: MgCr₂O₄ - 20, носитель - кордиерит-муллит - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 65%, объем пор - 0,45 см³/г.

В реакторе при 235^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 90,1, CO₂ - 7,4, NH₃ - 2,5, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC для конденсации паров воды. Степень очистки газа от сернистых соединений составляет 99,6% при селективности 99,3%.

Пример 11.

Очищаемые вентиляционные газы производства целлюлозы, содержащие 0,1 об. % H₂S, 0,1 об.% меркаптанов (RSH), 99,8 об.% N₂, имеющие температуру 220^oC, с избыточным давлением 5 10^-4 МПа в количестве 30 л/ч смешивают с воздухом в количестве 0,5 л/ч и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 17 г оксидного пористого катализатора. Катализатор имеет следующий состав, мас. %: CuMgCr₂O₄ - 15, металлический носитель - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 50%, объем пор - 0,23 см³/г.

В реакторе при 220^oC происходит каталитическое окисление сернистых соединений. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси, об.%: N₂ - 99,4, CO₂ - 0,6, выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для конденсации паров серы и дисульфидов, затем до 90^oC для конденсации паров воды. Степень очистки газа от сернистых соединений составляет 99,7% при селективности 99,4% Пример 12.

Очищаемый попутный газ месторождений сернистой нефти, содержащий 4,9 об. % H₂S, 42,3 об.% метана, 52,8 об.% углеводородов C₂-C₅, имеющий температуру 230^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 7 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 7 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав: 10 мас.% CuMgCr₂O₄, носитель - алюмосиликат (муллит) - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 50%, объем пор - 0,35 см³/г.

В реакторе при температуре 300^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси (об. %: N₂ - 7,8, O₂ - 0,2, метан - 42,0 углеводороды C₂-C₅ - 50,0) выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC; степень очистки сероводорода составляет 99,6% при селективности 99,5%.

Пример 13.

Очищаемый газ регенерации цеолитов, содержащий: об.% 0,3 H₂S, 1,2 меркаптанов, 98,5 углеводородов C₁-C₅, имеющий температуру 100^oC и давление 3,0 МПа, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 50 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 10 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав, мас.%: 50 Fe₂O₃, 30 Cr₂O₃, 20 ZnO. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 . количество пор - 60%, объем пор - 0,3 см³/г.

В реакторе при температуре 250^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси (об%: N₂- 26,3, O₂ - 7,1 углеводороды C₁-C₅ - 66,6) выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC; степень очистки сероводорода составляет 99,7% при селективности 99,3%.

Пример 14.

Очищаемый газ газификации угля, содержащий 0,5 об.% COS и 99,5 об.% углеводородов C₁-C₆, имеющий температуру 245^oC и давление 0,2 МПа, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 1,2 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 7 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав: 20 мас.% Sb₂O₄, оксид алюминия - остальное. Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 63%, объем пор - 0,46 см³/г.

В реакторе при температуре 120^oC происходит каталитическое окисление серооксида углерода. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси (N₂ - 2,7 об. %, углеводороды C₁-C₆ - 97,3 об.%) выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC; степень очистки сероводорода составляет 99,4% при селективности 99,6%.

Пример 15.

Очищаемый природный газ, содержащий 4,2 об.% H₂S, 5,3 об.% CO₂, 61,4 об. % метана и 29,1 об.% углеводородов C₂-C₆, имеющий температуру 185^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 10 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 7 г пористого катализатора. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав: 40 мас.% Fe₂O₃, 25 мас.% Cr₂O₃, 5 мас.% ZnO, остальное - носитель (кордиерит). Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 70%, объем пор - 0,44 см³/г.

В реакторе при температуре 230^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси (N₂ - 13,1 об.%, O₂ - 1,6 об.%, метан - 55,3 об.%, углеводороды C₂-C₅ - 25,8 об. %) выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC; степень очистки сероводорода составляет 99,6% при селективности 99,5%.

Пример 16.

Исходный очищаемый хвостовой газ установок Клауса, содержащий 2,6 об.% H₂S, 1,3 об.% SO₂, 5,0 об.% H₂O, остальное N₂, имеющий температуру 210^oC, в количестве 50 л/ч подают в реактор, содержащий 18 г предварительно закоксованного пористого алюмосиликатного носителя. Подача кислорода в очищаемый газ не требуется, так как в исходной смеси присутствует окислитель - диоксид серы. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав: 10 мас.% кокса (углерод), остальное - носитель (кордиерит). Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 58%, объем пор - 0,42 см³/г.

В реакторе при температуре 245^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную серу. Реакционный газ, содержащий образовавшуюся газообразную серу, непрореагировавшие инертные компоненты исходной газовой смеси (H₂О - 7,5 об.%, N₂ - остальное) выводят из реактора и подвергают его охлаждению вначале до 130^oC для отделения образовавшейся серы, затем до 90^oC; степень очистки сероводорода составляет 99,8% при селективности 99,4%.

Пример 17.

Исходный очищаемый газ, отходящий после энергоустановок, работающих на геотермальном паре, содержащий 4,2 об.% H₂S, 93,8 об.% CO₂, 3,0 об.% H₂, имеющий температуру 150^oC, в количестве 50 л/ч смешивают с воздухом, взятым в количестве 4,55 л/ч, и полученную газовую смесь подают в реактор, содержащий 7 г предварительно закоксованного пористого алюмосиликатного носителя с нанесенным активным компонентом. Катализатор в виде фрагмента блока устанавливают в реакторе так, чтобы направление сквозных каналов совпадало с направлением потока газовой смеси. Катализатор имеет следующий состав: 20 мас. % V₂O₅, 15 мас.% кокса (углерод), остальное - носитель (кордиерит-муллит). Размер пор катализатора (по радиусу) 1000-5000 , количество пор - 72%, объем пор - 0,4 см³/г.

В реакторе при температуре 245^oC происходит каталитическое окисление сероводорода в элементарную сер