видка дезактивація і мінливість складу. Зараз як каталізатор використовуються оксид алюмінію, а саме?-Аl 2 O 3, у вигляді гранул сферичної форми, рідше - у формі екструдатів з питомою поверхнею 250-300 м2/г. Іноді застосовують TiO 2. На тих же каталізаторах видаляють і домішкові гази CS 2 і COS по реакції гідролізу. Дезактивація А1 2 O 3 відбувається за рахунок зменшення питомої поверхні, зауглерожіванія і сульфатации. Каталізатор регенерують відновної обробкою в H 2 S, взаємодіючому з сульфатом.
У хвостових газах процесу Клауса міститься 0.5-1.8% H 2 S + SO 2 і 0.04-0.16% COS + CS 2. Раніше ці гази спалювали, ніж забруднювали атмосферу. Пізніше був розроблений процес взаємодії H 2 S з SO 2 на Аl 2 O 3 при 125-150 ° С. Перевага низьких температур полягає в тому, що вони зміщують реакцію нижче точки роси сірки і дозволяють зрушити рівновагу в бік сірки. Таким чином досягається повна конверсія H 2 S і SO 2. Іноді для очищення хвостових газів виконують поглинання H 2 S і SO 2 в рідкій фазі з реакцією між ними в присутності гомогенного каталізатора (наприклад, Na-coлі сульфокислоти) і утворенням твердої сірки. Є відомості і про проведення заключній стадії процесу Клауса в середовищі рідкої сірки.
Каталітичне окислення сірководню молекулярним киснем. Було б зручніше при сіркоочистки сірководень окисляти прямо в сірку, а не в SO 2. Перша промислова установка по окисленню H 2 S молекулярним киснем в сірку для переробки газу, що містить 13-17% H 2 S, була пущена в 1982 р
З ростом змісту H 2 S в вихідної суміші за умовами рівноваги ймовірність утворення сірки в порівнянні з SO 2 зростає. Кінетичний і термодинамічний аналіз, проведений Т.Г. Алхазовим, показує, що для досягнення високих ступенів перетворення H 2 S в S 2 (не менше 99%) повинні бути виконані наступні умови:
відношення величин активності каталізатора в реакції Клауса і прямому окисленні H 2 S молекулярним киснем не повинно перевищувати 0.01;
Порядок реакції по кисню повинен бути менше 1;
реакцію бажано проводити в надлишку кисню.
Якщо каталізатор показує нульовий порядок реакції по кисню, то для досягнення високого ступеня конверсії H 2 S досить стехіометричного кількості O 2; в іншому випадку висока конверсія H 2 S забезпечується лише в надлишку кисню.
При каталітичному окисленні H 2 S до сірки утворюється сірка надає автокаталитический ефект на реакцію.
За даними ЕПР, сірка на поверхні знаходиться у вигляді декількох вільних радикалів різної будови і складу. При окисленні сірки кисень реагує з цими радикалами.
З'являються три різні сигналу ЕПР, які можна віднести до ланцюжку, що складається з атомів S; на кінці цього ланцюжка знаходиться один або два атоми кисню. Відновлення кисню в S x O 2 здійснюється фрагментами Диссоціативна адсорбованого сірководню.
При температурі вище 175 ° С утворюється SO 2.
Каталізаторами окислення сірководню в сірку можуть бути багато пористі тверді тіла. Їх активність у часі може зменшуватися, проходити через максимум або навіть зростати. Це пов'язано з утворенням і відкладенням в порах елементної сірки, яка проявляє часто більш високу каталітичну активність, ніж вихідне тверде тіло. Каталізатори, активні в реакції Клауса, зазвичай малопридатні для селективного окислення сірководню в сірку. На бокситах і А1 2 O 3 спостерігаються порівняно невеликі ступеня конверсії H 2 S в сірку.
Алхазов вивчив ряд каталізаторів - оксидів перехідних металів - в окисленні H 2 S до сірки при типових умовах: температурі 200-300 ° С, об'ємної швидкості 6000 год - 1, змісті H 2 S 3% і O 9 лютого%. З простих оксидів більш селективними були ТiO 2 (рутил), Сг 2 О 3, Fe 2 O 3. Найкращим серед них виявився Fe 2 O 3, промотувати іншими оксидними добавками. Він активний, селективен, володіє високою механічною міцністю. Позитивне властивість залізного каталізатора полягає в його здатності проводити окислення сірководню в елементну сірку в присутності великих кількостей вуглеводнів природного газу, які при цьому не піддаються каталітичним перетворенням.
Розкладання сірководню на елементну сірку і водень. При температурі вище 1000 ° С може відбуватися термічна дисоціація молекули H 2 S:
Застосування каталізаторів дозволяє знизити температуру до 600-800 ° С. При більш низьких температурах протікає зворотна реакція. Для того щоб уникнути зворотної реакції освіти H 2 S, необхідна також розробка ефективного швидкого методу відділення водню від парів сірки при високих температурах.
У ряді робіт показано, що в якості ефективних каталізаторів...
