Катализаторы процесса Клауса
Эффективность работы установок Клауса сильно зависит от используемого катализатора, т.е. от его активности, устойчивости к сульфатации и способности ускорять реакции гидролиза COS и CS2. Важным показателем является механическая прочность, так как наличие пыли увеличивает гидравлическое сопротивление реактора и снижает производительность установки. Первоначально на установках восстановления серы из сероводорода широкое применение нашли природные бокситы, состоящие в основном из оксидов алюминия и железа. Они в своем составе содержат кремнезем SiO2 , оксиды титана TiO2 , кальция CaO, магния MgO, марганца MnO, фосфора P2O5 и др. Соответственно, метод Клауса заключался в сжигании сероводорода в слое данного катализатора до сернистого ангидрида и серы. Данный катализатор использовали в основном из – за его дешевизны, доступности, высокоактивности, а также из – за незначительных объемов перерабатываемого сероводорода. В том случае нагрузка на катализатор составляла 3 – 4 нм3 сероводорода на 1 м3 катализатора в час. Но данный тип катализаторов имел и существенные недостатки: быстрая дезактивация, вызываемая сульфатацией поверхности, непостоянство состава и свойств, недостаточно развитая поверхность, покрытие углеродистыми отложениями и гидратацией. Степень конверсии сероводорода в серу при использовании данного катализатора составляла 80 – 90% , остальная часть сернистых соединений в виде диоксида серы поступала в атмосферу. Это оказывало негативное воздействие на экологическую обстановку. В дальнейшем процесс имел развитие в том плане, что процесс стал реализовываться путем двух отдельных стадий – термической и каталитической. Как говорилось ранее, в термической ступени на современных установках степень конверсии сероводорода составляет порядка 60 – 70% , а оставшаяся смесь сернистых соединений направляется а каталитическую ступень, где суммарно с термической степень конверсии достигает 94 – 98% . Поэтому качественный и эффективный катализатор является не только гарантом высокого выхода серы, но и основным фактором экологической безопасности процессов переработки сероводорода. В более современное время ведущими специалистами в области катализа развитых промышленных стран, в том числе отечественными специалистами, были разработаны и успешно внедрены алюмооксидные и титанооксидные катализаторы. Оксид алюминия – один из наиболее широко используемых адсорбентов, катализаторов и носителей для них. Термином «оксид алюминия» часто обозначают различные вещества, отличающиеся по своему составу от химического соединения Al2O3. В веществах в зависимости от условий приготовления могут содержаться вода, оксиды железа, щелочных и щелочно – земельных металлов, а также сульфат ионы. Катализаторы Клауса выпускают на катализаторных фабриках из гидроксида алюминия. Типичные представители катализаторов этого ряда – гиббсит, байерит, нордстрандит. Оксид алюминия и ее гидратированные формы нерастворимы в воде, обладают амфотерными свойствами. Кроме полных гидроксидов известны также AlOOH в виде двух ромбических модификаций: диаспор с плотностью 3,3 – 3,5 г/см3, устойчив до 623К, в интервале температур 623 – 700К переходит в α – Al2O3 ; бемит, плотность которого 3,01 г/см3, при 673К переходит в γ – Al2O3, а при 873К переходит в α – Al2O3. Он практически не реагирует с кислотами и щелочами. Его удается перевести в растворимое состояние только с помощью сплавления со щелочами. На практике катализатор представляет собой шарик или экструдат диаметром 4 – 6 мм, содержит более 94% оксида алюминия, удельная поверхность 260 – 345 м2/г. В состав катализатора обычно входят такие компоненты (% , масс.), как Na2O – 0,04; SiO2 – 0,02; Fe2O3 – 0,04; TiO2 – 0,01. В одном из источников приведена информация об успешных разработках катализаторов для процессов Клауса и Сульфрен отечественными производителями, которые не уступают по своим физико – техническим характеристикам импортным. Возникла необходимость в проведении исследований в промышленных масштабах. Изначально на газоперерабатывающих заводах применялись катализаторы процесса Сульфрен CR 4 – 6 французской фирмы Phone Pouleng, А 2/5 фирмы Procatalyse, катализаторы для установок Клауса марок CR, DR, AM фирмы Axere, а также катализаторы других фирм, такие, как S – 100, DD – 431, DD – 831. [19, c. 81; 20, c. 70]. Данные катализаторы характеризуются хорошими эксплуатационными свойствами, но обладают и существенными недостатками: высокая стоимость, неоперативность поставок, быстрая дезактивация. Эти катализаторы различаются содержанием примесей Na, Fe, Si, имеют примерно одинаковую удельную поверхность (250 – 280 м3/г) , насыпную плотность (800 кг/ м3) , объем пор (4,5 · 104 м3/кг) , и прочность на раздавливание ((4,5 – 6) · 103 Н · м/кг). Первому катализатору установки Клауса, разработанному отечественными учеными, присвоено обозначение ИКА – 27 – 75. Производство данного катализатора освоено на ЗАО «Щелковский катализаторный завод» в 1996 г. В 2000 г. ООО «ВНИИгаз» при поддержке ПАО «Газпром» разработал катализатор процесса Сульфрен CGS – 1. В таблице 1.2 приведены сравнительные физико – технические характеристики отечественного катализатора ИКА – 27 – 75 и французского CR.
Таблица 1.2 – Физико – технические характеристики катализаторов ИКА – 27 – 75 и CR
Проанализировав таблицу 1.2 , можно прийти к выводу, что отечественный катализатор по основным характеристикам не уступает импортному. Российские специалисты при разработке катализаторов для процессов производства серы пришли к следующим выводам: – впервые в России разработаны сферические алюмооксидные катализаторы для получения газовой серы (катализаторы процессов Клауса и Сульфрен). Организовано их промышленное производство. Проведены успешные пилотные и опытно – промышленные испытания катализаторов. Катализаторы внедрены и используются на ГПЗ. На способы приготовления алюмооксидных катализаторов и их внедрение на ГПЗ выданы патенты РФ; – при нормальной эксплуатации установки, а именно точном регулировании соотношения объемных расходов кислого газа и воздуха, температуры в реакторах и конденсаторах серы, эффективность установки зависит только от состояния катализатора; – при проведении испытаний образцов катализаторов на лабораторной установке через год эксплуатации испытуемые катализаторы показали высокую степень конверсии и каталитическую активность на уровне импортных. Так, продолжительность эксплуатации катализаторов процесса получения серы составляет 3 – 4 года; – промышленное использование российских катализаторов привело к значительному снижению затрат на загрузки катализаторов, уменьшению выбросов сернистых соединений за счет степени увеличения гидролиза СОS и CS2 , увеличению срока службы катализаторов на 1 – 2 года и положительно сказалось на общем экономическом эффекте.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (4303)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |