Десульфуризатор и способ его приготовления

Десульфуризатор и способ его приготовления

Реферат

 

Изобретение относится к десульфуризатору, способному удалять сероводород (H₂S) из газообразных или жидких продуктов, и к способу его приготовления. Оно относится, в частности, к высокоэффективному десульфуризатору, включающему Са₂Fe₂О₅ в качестве активного компонента, и к способу его приготовления. Способ включает стадии а) смешения порошка, включающего окись трехвалентного железа, и/или гидроокись трехвалентного железа, и/или нитрат трехвалентного железа в качестве его основных компонентов, с другим порошком, включающим окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или бикарбонат кальция, и/или карбонат кальция, где мольное соотношение железа и кальция составляет от 1:1 до 1:5; b) добавления воды к полученной смеси и затем обработки ее путем перемешивания, формования и сушки; с) обжига продукта, полученного на стадии b), в окислительной атмосфере при 700 - 1100^oС в течение 0,5 - 24 ч, d) охлаждения продукта, полученного на стадии с), с последующим равномерным напылением на него небольшого количества воды для получения конечного продукта - десульфуризатора. Изобретение позволяет получить десульфуризатор, который обладает высокой емкостью на сере. 3 с. и 20 з.п.ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Область изобретения Данное изобретение относится к десульфуризатору, способному удалять сероводород (H₂S) из газообразных или жидких продуктов и к способу его приготовления. Оно относится, в частности, к высокоэффективному десульфуризатору, включающему Ca₂Fe₂O₅ в качестве активного компонента, и к способу его приготовления.

Обоснование изобретения Наличие сероводорода (H₂S) в ходе производства химических продуктов из угля или нефти часто вызывает отравление и тем самым деактивацию катализаторов, используемых на последующей технологической стадии. Большое количество промышленных сточных вод или отходящих газов также содержит значительное количество сероводорода (H₂S), что может приводить к загрязнению окружающей среды или к отравлению людей или животных, если они выпускаются без очистки. Ранее известные десульфуризаторы включают активированный уголь, окись цинка или окись трехвалентного железа в качестве главных компонентов. Окись цинка, являясь десульфуризатором в условиях высоких температур, обычно использовалась при температуре в интервале от 200 до 500^oС для того, чтобы достичь хороших результатов обессеривания. Обессеривание при нормальной температуре, как описано в ряде патентных документов, не может дать желаемый эффект, если температура становится ниже 80^oС. В таком случае емкость по сере является крайне низкой (ниже 9 мас.%). Другой известный десульфуризатор, включающий окись трехвалентного железа в качестве своего основного компонента, может быть применен только в таком случае, как предварительное (грубое) обессеривание, или может быть использован в сочетании с другими агентами, поскольку он ограничивает условия применимости по температуре и объемной скорости и имеет более низкую реакционную эффективность и более низкую емкость по сере. Таким образом, вышеупомянутый десульфуризатор не может обеспечить желаемый результат.

Китайская патентная заявка CN 1067828A описывает новый способ, касающийся тонкого обессеривания органических или неорганических сульфидов при нормальной температуре. Указанный способ включает стадии обессеривания процессного газа путем использования модифицированного активированного угля или окиси железа при нормальной температуре и затем гидролиза и абсорбции сульфида при температуре 30-120^oС при нормальном давлении путем использования катализатора, способного гидролизовать органический сульфид при нормальной температуре, и необязательно повторного обессеривания процессного газа путем использования модифицированного активированного угля или окиси трехвалентного железа при нормальной температуре. В этом способе окись трехвалентного железа, если она используется в качестве десульфуризатора, представляет собой промышленный продукт под торговой маркой TG-1, SN-1 и ЕТ-1. Подробности о составе десульфуризатора и способе его приготовления не описаны в указанном описании. Говорится, что точность обессеривания указанного способа составляет 0,1 ppm, но способ оценки точности обессеривания не раскрыт. Кроме того, емкость по сере десульфуризатора не приведена в описании.

Китайская патентная заявка CN 1068356A описывает способ двухстадийного обессеривания коксового газа при повышенной температуре. Указанный способ включает первую стадию предварительного обессеривания и вторую стадию обессеривания при повышенной температуре, где вторую стадию проводят при 650^oС. Десульфуризатор, использованный на первой стадии, представляет собой железно-окисный десульфуризатор, полученный путем смешения железо-шламового отхода сталелитейного завода с 4-15% окиси кальция и 10-40% бентонита и обжига полученной смеси при повышенной температуре 800-1000^oС. Эффективность обессеривания у десульфуризатора, использованного на первой стадии обессеривания, более 90%, тогда как емкость по сере десульфуризатора составляет 8%. Заявитель не указывает в описании ни температуру на первой стадии обессеривания, ни атмосферу обжига десульфуризатора. Десульфуризатор, использованный на второй стадии, представляет собой цинко-железный десульфуризатор, полученный путем смешения окиси трехвалентного железа и окиси цинка с 10-40% бентонита и последующего обжига полученной смеси при повышенной температуре 800-1000^oС. Эффективность обессеривания у цинко-железного десульфуризатора более 90%, тогда как емкость по сере десульфуризатора составляет 8%. Состав железо-шламового отхода сталелитейного завода является сложным и изменяется, когда сырье поступает с разных технологических операций. Кроме того, железо-шламовый отход содержит много примесей, таких как алюминий, фосфор, серу, марганец, углерод, и т.д., или, возможно, железо. Поскольку подробное описание его состава не включено в описание, невозможно оценить содержание железа в железо-шламовом отходе. Однако из описания указанной патентной заявки известно, что такой железо-окисный десульфуризатор может быть использован только для грубого обессеривания. В дополнение китайская патентная заявка CN 1094331A описывает окисно-цинковый десульфуризатор, который может быть использован при нормальной температуре, и способ его приготовления.

Эксплуатационные характеристики десульфуризатора зависят главным образом от таких факторов, как емкость по сере, точность обессеривания и температура, при которой он может быть использован. Чем выше становится емкость по сере и точность обессеривания, тем лучше будут эксплуатационные характеристики десульфуризатора. Десульфуризатор, использованный в CN 1067828A, неудовлетворителен с точки зрения точности обессеривания, тогда как десульфуризаторы, использованные в CN 1068356А, не обладают достаточной емкостью по сере и точностью обессеривания, ввиду чего для снижения содержания серы до 1ppm необходимы две стадии. До настоящего времени ни один известный документ не описывал десульфуризатор с емкостью по сере более 20%.

Подробное описание изобретения Цель настоящего изобретения - предложить десульфуризатор, способный удалять сероводород (H₂S) из газообразных или жидких продуктов при сравнительно низкой температуре. Указанный десульфуризатор обладает высокой емкостью по сере, высокой точностью обессеривания и высокой скоростью реакции.

Другой целью настоящего изобретения является способ приготовления десульфуризатора с высокой емкостью по сере и высокой точностью обессеривания. Десульфуризатор включает Ca₂Fe₂O₅ в качестве активного компонента и может быть применен при низкой температуре в газообразных или жидких продуктах.

В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается десульфуризатор для удаления сероводорода из газообразных или жидких материалов, включающий Ca₂Fe₂0₅ в качестве активного компонента.

В соответствии с предпочтительным воплощением изобретения количество активного компонента Ca₂Fe₂O₅ составляет более 40% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора.

В соответствии с другим предпочтительным воплощением изобретения количество указанного активного компонента Са₂Fе₃0₅ составляет 70-90% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением десульфуризатор включает менее 20% воды в расчете на общую массу десульфуризатора.

В соответствии с другим предпочтительным воплощением изобретения десульфуризатор включает менее 40% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора окиси кальция и/или гидроокиси кальция, и/или вспомогательных структурных агентов, таких как бентонит.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения десульфуризатор имеет удельную площадь поверхности от 1,8 до 3 м²/г.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением пористость десульфуризатора составляет от 50 до 65%.

В соответствии с другим предпочтительным воплощением кажущаяся плотность десульфуризатора составляет 1,0-1,5 г/см³.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения предусмотрен десульфуризатор для удаления сероводорода из газообразного или жидкого материала, включающего в расчете на общую массу десульфуризатора более 40% Ca₂Fe₂0₅ в качестве активного компонента, менее 20% воды и менее 40% окиси кальция и/или гидроокиси кальция и/или структурные вспомогательные агенты, такие как бентонит.

В соответствии с другим аспектом изобретения предусмотрен способ получения десульфуризатора, включающий следующие стадии: а) смешивание порошка, включающего окись трехвалентного железа и/или гидроокись трехвалентного железа, и/или нитрат трехвалентного железа в качестве основного компонента с другим порошком, включающим окись кальция и/или гидроокись кальция и/или бикарбонат кальция и/или карбонат кальция, где мольное соотношение железа к кальцию составляет от 1:1 до 1:5; b) добавление воды к полученной смеси и затем обработка ее путем перемешивания, формования и сушки; c) обжиг продукта, полученного на стадии b) в окислительной атмосфере при температуре от 700 до 1100^oС в течение от 0,5 до 24 ч; d) охлаждение продукта, полученного на стадии с) с последующим равномерным напылением на него небольшого количества воды для получения конечного продукта десульфуризатора.

На стадии а) могут быть добавлены различные структурные вспомогательные агенты и порообразующие материалы. Структурные вспомогательные агенты, подходящие для настоящего изобретения, включают окись кремния, окись алюминия, бентонит, каолин и т.д. Наиболее подходящие порообразующие материалы включают угольный порошок, крахмал и целлюлозу.

В принципе на стадии а) могут быть использованы железосодержащие соединения, отличные от окиси трехвалентного железа или гидроокиси трехвалентного железа, например нитрат трехвалентного железа и т.д., и кальцийсодержащие соединения, отличные от окиси кальция или гидроокиси кальция, например карбонат кальция и бикарбонат кальция. Однако такие железосодержащие соединения, как окись или гидроокись трехвалентного железа, и такие кальцийсодержащие соединения, как окись или гидроокись кальция, являются предпочтительными. Во всех случаях мольное отношение железа к кальцию должно быть от 1:1 до 1:5 и должна быть сформирована специфичная структура Ca₂Fe₂0₅.

В принципе на стадии d) вместо воды может быть использован водный раствор, содержащий некоторые вещества, такой как раствор гидроокиси или хлорида щелочного металла или щелочноземельного металла, например гидроокиси натрия, гидроокиси калия, гидроокиси кальция, нитрата натрия, нитрата калия, нитрата кальция, хлорида натрия, хлорида калия и хлорида кальция и т.д., при условии, что эти вещества не влияют на работу десульфуризатора.

На стадии b) смесь может быть сформована в различных подходящих формах, таких как стержень, шар, гранула или соты.

Конечный готовый десульфуризатор по настоящему изобретению (в форме стерженьков) имеет прочность на разрыв более 110 Н/см, удельную площадь поверхности 1,8-3 м²/г, пористость 50-65% и кажущуюся плотность 1,0-1,5 г/см³.

В предпочтительном воплощении способа по изобретению температура обжига находится между 850 и 950^oС, и указанное время обжига составляет от 2 до 3 ч.

В еще одном предпочтительном воплощении способа по изобретению температура обжига находится между 950 и 1050^oС, и указанное время обжига составляет от 0,5 до 1,5 ч.

В предпочтительном воплощении способа по изобретению указанную сушку проводят при температуре между 100 и 200^oС в течение периода 1-4 ч.

В другом предпочтительном воплощении способа по изобретению порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fе₂О₃ и порошок СаО соответственно и мольное соотношение железа к кальцию составляет от 1:1 до 1:2, предпочтительно 2:3.

В еще одном предпочтительном воплощении способа по изобретению порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fe₂O₃ и порошок Са(НСО₃)₂ соответственно и мольное соотношение --железа к кальцию составляет от 1:1 до 1:2, предпочтительно 2:3.

В другом предпочтительном воплощении способа по изобретению порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fе₂0₃ и порошок Са(ОН)₂ соответственно и мольное соотношение железа к кальцию составляет от 1:1 до 1:2, предпочтительно 2:3.

В предпочтительном воплощении способа по изобретению порошками, используемыми на стадии а) являются порошок Fe(ОН)з и порошок СаО, соответственно, и мольное соотношение железа к кальцию составляет от 1:1 до 1:2, предпочтительно 2:3.

В другом предпочтительном воплощении способа по изобретению на стадии а) добавляют менее 5-30% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора каолина и/или бентонита в качестве структурного вспомогательного агента.

В еще одном предпочтительном воплощении способа по изобретению на стадии а) добавляют небольшое количество угольного порошка или крахмала в качестве порообразующего материала.

Конечный готовый десульфуризатор по настоящему изобретению может быть широко использован при обессеривании газов, содержащих сероводород (H₂S), таких как коксовый газ, водород, синтез-газ, аммиачный газ, газообразные углеводороды, и т.д., а также использован при обессеривании жидких масс, таких как керосин, бензин, циклогексан и т.д. Когда десульфуризатор используют в интервале температур 5-90^oС при объемной скорости газа менее 10000 ч^-1 или часовой объемной скорости жидкости менее 10 ч^-1, емкость по сере до проскока составляет более 20% (вес/вес). Десульфуризатор может быть регенерирован для повторного использования посредством продувки через него воздуха.

Краткое описание чертежей Фигура 1 представляет картину дифракции рентгеновских лучей для десульфуризатора, полученного в примере 1. При сравнении со стандартными данными дифракции рентгеновских лучей (J.C.P.D.S. фиш) данные на фигуре 1 показывают, что основным компонентом десульфуризатора является Ca₂Fe₂0₅.

Фигура 2 представляет картину дифракции рентгеновских лучей для десульфуризатора, полученного в примере 1, который был использован для удаления H₂S и был доведен до проскока. При сравнении со стандартными данными дифракции рентгеновских лучей (J.C.P.D.S. фиш) данные на фигуре 2 показывают, что основным компонентом является смесь Fe₇S₈ и FeS.

Наилучший способ осуществления изобретения ПРИМЕР 1 Десульфуризатор А готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 42 г порошка Fе₂О₃ и 58 г порошка СаО соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 2 Десульфуризатор В готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 42 г порошка Fе₂O₃ и 58 г порошка СаО соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 1000^oС в течение 2 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 3 Десульфуризатор С готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 35 г порошка Fе₂О₃ и 65 г порошка Са(ОН)₂ соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; с) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 4 Десульфуризатор D готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 32,5 г порошка Fе(ОН)₃ и 67,5 г порошка Са(ОН)₂ соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 5 Десульфуризатор Е готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 49 г порошка Fе₂O₃ и 51 г порошка СаО соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 6 Десульфуризатор F готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 37 г порошка Fe₂O₃, 43 г порошка Са(ОН)₂ и 20 г бентонита соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 7 Десульфуризатор G готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 35 г порошка Fе₂О₃, 65 г порошка Са(ОН)₂ и 1 г порошка угля соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 8 Десульфуризатор Н готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 30,5 г порошка Fе₂0₃, 49,5 г порошка Са(ОН)₂, 1 г порошка угля и 20 г бентонита, соответственно, и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 900^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 9 Десульфуризатор 1 готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 29,6 г порошка Fе₂О₃, 27,5 г порошка Са(ОН)₂, 32,9 г порошка Са(НСО₃)₂ и 10 г бентонита соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 150^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 1000^oС в течение 2 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 10 Десульфуризатор J готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 46,2 г порошка Fе₂O₃, 21,4 г Са(ОН)₂, 32,4 г порошка СаО и 2 г порошка угля соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 1000^oС в течение 2 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 11 Десульфуризатор К готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 41,7 г порошка Fе₂О₃, 50 г порошка СаО, 8,3 г порошка Са(НСО₃)₂ и 20 г бентонита, соответственно, и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 2 ч; с) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 950^oС в течение 3 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 10 г воды.

ПРИМЕР 12 Десульфуризатор L готовили путем следующих стадий: a) взвешивали 25,6 г порошка Fе₂O₃, 11,9 г порошка Ca(OH)₂, 9,0 г порошка СаО, 8,3 г порошка Са(НСО₃)₂ и 30 г бентонита соответственно и смешивали их; b) к полученной смеси добавляли воду и затем подвергали ее перемешиванию, замесу и экструдированию для того, чтобы получить продукт в форме стерженьков, сушили его при температуре около 100^oС в течение 3 ч; c) обжигали продукт, полученный на стадии b), в окислительной атмосфере при температуре 1000^oС в течение 2 ч; d) охлаждали полученный на стадии с) продукт с последующим равномерным напылением на него примерно 15 г воды.

Оценку десульфуризатора проводили, используя газ с содержанием 5000 ppm H₂S при следующих условиях: 5 г десульфуризатора примеров от 1 до 12 соответственно нормальные температура и давление, объемная скорость 1000 ч^-1. Содержание H₂S определяли, используя анализатор WLSP-852 Trace Sulfur Analyzer. Указанный прибор производится Юго-Западным исследовательским институтом химической промышленности. Наиболее низкое определяемое содержание H₂S может достигать 0,02 ppm.

ОПЫТ 1 Опыт проводили при следующих условиях: 1) температура процесса: 20^oС; 2) давление: атмосферное давление; 3) концентрация H₂S: 5000 ppm в H₂; 4) объемная скорость: 1000 ч^-1. Результаты опытов показаны в таблице 1.

Содержание H₂S определяли, используя анализатор WLSP-852 Trace Sulfur Analyzer. Указанный прибор производится Юго-Западным исследовательским институтом химической промышленности Министерства химической промышленности. Наиболее низкое определяемое содержание H₂S может достигать 0,02 ppm.

Десульфуризатор по настоящему изобретению имеет лучший эффект обессеривания и более высокую емкость по сере по сравнению с имеющимся в продаже десульфуризатором ZnO. Сравнение этих двух продуктов показывает опыт 2.

ОПЫТ 2 Этот опыт проводили при использовании десульфуризатора примера 1 по настоящему изобретению и имеющегося в продаже ZnO (нормальная температура) соответственно в условиях концентрации Н₂S 2000 ppm в Н₂ и меняющейся объемной скорости: 1500 ч^-1, 3000 ч^-1, 4500 ч^-1, 6000 ч^-1. Результат сравнения емкости по сере до проскока двух указанных десульфуризаторов при различной объемной скорости показан в таблице 2.

ОПЫТ 3 Данный опыт проводили, используя два последовательно соединенных реактора для проверки емкости по сере. Рабочие условия в каждом реакторе были следующими: 50 г десульфуризатора, объемная скорость 1500 ч^-1, исходное вещество - синтез-газ, содержание H₂S: 5000 ppm, температура: 20^oС, давление - атмосферное. Содержание H₂S в обессеренном газе контролировалось при концентрации ниже 1,0 ppm. Когда указанная концентрация становилась выше 1,0 ppm, считалось, что наступил проскок десульфуризатора, и таким образом опыт подходил к концу. Затем обычным методом определяли емкость реактора по сере. В этом опыте для удаления H₂S использовали десульфуризатор, полученный в примере 1, и ZnO. Данные по емкости по сере показаны в таблице 3.

ОПЫТ 4 Данный опыт проводили для удаления Н₂S, присутствующего в жидких материалах с различным содержанием H₂S, используя десульфуризатор примера 1 по настоящему изобретению, при условиях: 20^oС, нормальное давление, часовая объемная скорость жидкости 1 ч^-1. Результаты опыта приведены в таблице 4.

ОПЫТ 5 Повторяли опыт 4, используя те же условия, за исключением того, что в качестве исходного материала был выбран только гидрированный темноокрашенный бензин и часовая объемная скорость жидкости была 5 ч^-1.

Использованные в опытах 4 и 5 образцы получали путем пропускания фиксированного количества стандартного H₂S газа через очищенные жидкие продукты, в результате чего состав доводили до требований опыта. Гидрированный темноокрашенный бензин с содержанием 531,5 ррт Н₂S представлял собой реальный продукт нефтеперерабатывающего завода.

Применимость в промышленности Настоящее изобретение относится к десульфуризатору, способному удалять сероводород (H₂S) из газообразных или жидких материалов, который включает Ca₂Fe₂0₅ в качестве активного компонента, и к способу его получения. Десульфуризатор получают путем обжига при высокой температуре смеси порошка, содержащего окись трехвалентного железа и/или гидроокись трехвалентного железа, и/или нитрат трехвалентного железа в качестве его основного компонента, с другим порошком, включающим окись кальция и/или гидроокись кальция, и/или бикарбонат кальция, и/или карбонат кальция. Такой десульфуризатор может широко использоваться при обессеривании содержащих сероводород (H₂S) газов, таких как коксовый газ, синтез-газ, аммиачный газ, водород, и т.д., а также использоваться при обессеривании жидких масс, таких как керосин, бензин, циклогексан и т.д. В результате применения в промышленности было подтверждено, что десульфуризатор по настоящему изобретению обладает следующими достоинствами: емкость по сере до проскока - выше 20%, широкий интервал температуры и давления при использовании, высокая эффективность, высокая скорость реакции и высокая точность обессеривания.

Десульфуризатор по настоящему изобретению имеет специфическую структуру Ca₂Fe₂O₅, картина его дифракции рентгеновских лучей показывает, что такая структура образована благодаря специфическому соотношению кальция к железу (Ca: Fe) и температуре обжига. Подходящая температура обжига изменяется в зависимости от соотношения кальция к железу (Ca:Fe).

По сравнению с технологией, описанной в китайской патентной заявке CN 1067828A, настоящее изобретение отличается от предшествующего в следующих аспектах: соотношение кальция к железу (Ca:Fe) является специфическим; материал не содержит элементарного железа; смесь подвергается перемешиванию, формованию и сушке перед обжигом; обжиг проводится в окислительной атмосфере; используемая здесь температура обессеривания относительно низка и емкость по сере высока; десульфуризатор обеспечивает высокую точность обессеривания до проскока; для полного удаления сероводорода (H₂S) требуется только одна стадия; десульфуризатор может быть использован или для газообразных или для жидких продуктов.

Формула изобретения

1. Десульфуризатор для удаления сероводорода из газообразных или жидких материалов, включающий Ca₂Fe₂O₅ в качестве активного компонента.

2. Десульфуризатор по п. 1, в котором количество указанного активного компонента Са₂Fe₂О₅ составляет более 40% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора.

3. Десульфуризатор по п. 2, в котором количество указанного активного компонента Ca₂Fe₂O₅ составляет 70-90% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора.

4. Десульфуризатор по п. 2, где он включает менее 20% воды в расчете на общую массу указанного десульфуризатора.

5. Десульфуризатор по п. 2, где он включает менее 40% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора окиси кальция, и/или гидроокиси кальция, и/или вспомогательных структурных агентов, таких, как бентонит.

6. Десульфуризатор по п. 2, у которого удельная площадь поверхности составляет 1,8-3 м²/г.

7. Десульфуризатор по п. 2, у которого пористость составляет 50-65%.

8. Десульфуризатор по п. 2, у которого кажущаяся плотность составляет 1,0-1,5 г/см³.

9. Способ получения десульфуризатора по любому из пп. 1-8, включающий следующие стадии: а) смешивание порошка, включающего окись трехвалентного железа, и/или гидроокись трехвалентного железа, и/или нитрат трехвалентного железа в качестве основного компонента, с другим порошком, включающим окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или бикарбонат кальция, и/или карбонат кальция, где мольное соотношение железа и кальция составляет от 1: 1 до 1: 5; b) добавление воды к полученной смеси и затем обработка ее путем перемешивания, формования и сушки; c) обжиг продукта, полученного на стадии b), в окислительной атмосфере при 700-1100^oС в течение 0,5-24 ч; d) охлаждение продукта, полученного на стадии с), с последующим равномерным напылением на него небольшого количества воды для получения конечного продукта десульфуризатора.

10. Способ по п. 9, в котором указанная температура обжига находится между 850 и 950^oС и указанное время обжига составляет 2-3 ч.

11. Способ по п. 9, в котором указанная температура обжига находится между 950 и 1050^oС и указанное время обжига составляет 0,5-1,5 ч.

12. Способ по п. 9, в котором указанную сушку проводят при температуре между 100 и 200^oС в течение 1-4 ч.

13. Способ по п. 9, в котором порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fe₂О₃ и порошок СаО соответственно и мольное соотношение железа и кальция составляет 1: 1-1: 2.

14. Способ по п. 13, в котором указанное мольное соотношение составляет 2: 3.

15. Способ по п. 9, в котором порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fe₂О₃ и порошок Са(НСО₃)₂ соответственно и мольное соотношение железа и кальция составляет 1: 1-1: 2.

16. Способ по п. 15, в котором указанное мольное соотношение составляет 2: 3.

17. Способ по п. 9, в котором порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fe₂О₃ и порошок Са(ОН)₂ соответственно и мольное соотношение железа и кальция составляет 1: 1-1: 2.

18. Способ по п. 17, в котором указанное мольное соотношение составляет 2: 3.

19. Способ по п. 9, в котором порошками, используемыми на стадии а), являются порошок Fe(ОН)₃ и порошок СаО соответственно и мольное соотношение железа и кальция составляет 1: 1-1: 2.

20. Способ по п. 19, в котором указанное мольное соотношение составляет 2: 3.

21. Способ по п. 9, в котором на стадии а) добавляют менее 5-30% в расчете на общую массу указанного десульфуризатора каолина и/или бентонита в качестве структурного вспомогательного агента.

22. Способ по п. 9, в котором на стадии а) добавляют небольшое количество угольного порошка или крахмала в качестве порообразующего материала.

23. Десульфуризатор для удаления сероводорода из газообразных или жидких материалов, включающий в расчете на общую массу указанного десульфуризатора более 40% Са₂Fe₂О₅ в качестве активного компонента, менее 20% воды и менее 40% окиси кальция, и/или гидроокиси кальция, и/или вспомогательных структурных агентов, таких, как бентонит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7