JPH0880436A - 硫黄化合物を含むガスの処理用触媒、硫黄化合物を含むガスを処理するための使用及び方法 - Google Patents
硫黄化合物を含むガスの処理用触媒、硫黄化合物を含むガスを処理するための使用及び方法Info
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Abstract
状イオウを製造するために、また加水分解により有機イ
オウ化合物を処理するのに特に有利な触媒を提供する。 【解決手段】 本発明は、必須成分として触媒活性なナ
トリウム含有アルミナを含んでいる触媒において、前記
アルミナ中のナトリウム含有量がNa2 Oの重量で表し
て1200ppm〜2700ppmであることを特徴と
する、イオウ化合物を含有するガスの処理及び/又は有
機イオウ化合物の加水分解用触媒に関する。
Description
オウ化合物を含有するガス状工業排出物を処理して元素
状イオウを製造する触媒に関する。より詳しくは、本発
明はイオウ化合物のクラウス反応及び/又は有機イオウ
化合物の加水分解反応のための触媒に関する。
来のクラウス法では、硫化水素を含有し、場合によりさ
らに有機イオウ誘導体化合物を含有するガスからイオウ
を回収する方法は2つの工程からなる。第1工程では硫
化水素は調整された量の空気の存在下に燃焼され、硫化
水素の一部は次式(1)に従って二酸化イオウに転化さ
れる。 H2 S+3/2O2 →H2 O+SO2 (1) 次に、第2工程において、得られたガス状混合物は触媒
床を収容した直列の変換器に通されて、実際のクラウス
反応(2)が実施される。 2H2 S+SO2 →3/xSx +2H2 O (2) 従って、全体の反応は式(3)となる。 3H2 S+3/2O2 →3/xSx +3H2 O (3)
触変換器中で安定で燃焼後にSO2及びイオウ化合物の
大気中への放出を20〜50%程度増大させるCS2 及
びCOSのような有機イオウ化合物を含有することがあ
る。これらの非常に厄介な化合物は処理すべきガス中に
すでに存在している場合もあるし、高温度で実行される
第1工程の酸化工程中に形成される場合もある。これら
の化合物は数種の反応、特に次の反応による加水分解に
より除去できる。 CS2 +2H2 O→CO2 +2H2 S (4) CS2 +H2 O→COS+H2 S (5) COS+H2 O→CO2 +H2 S (6) これらの反応はイオウプラントの末端からの有害放出物
を制限する。これらの反応はまた触媒床、有利にはチタ
ン、セリウム酸化物、又はジルコニウム酸化物、又はア
ルミナを基本とする触媒床でも行われる。これらの反応
は一般に変換器中のクラウス反応(2)と同時に行われ
る。
は最高の活性と、時間の関数として使用中の応力に対す
る最高の抵抗を示さなければならない。アルミナはこう
した応用において触媒として広く使用されている。触媒
の不活性化の主な原因の一つは、その表面に触媒性能を
場合により大幅に減じる硫化物が形成されるからであ
る。本発明者らが行った研究は、アルミナ中のナトリウ
ムが不活性化の因子として重要であることを突き止める
ことができた。
の触媒は、所定範囲に選択したアルミナ中のナトリウム
含有量により特徴付けられる。本発明は、従って、必須
成分として触媒活性なナトリウム含有アルミナを含んで
いる、イオウ化合物を含有するガスの処理及び/又は有
機イオウ化合物の加水分解用の触媒において、前記アル
ミナ中のナトリウム含有量がNa2 Oの重量で表して1
200ppm〜2700ppmであることを特徴とす
る。本発明によるNa2 Oの濃度の選択範囲は、従来全
く予期されないものである。従来技術は、Na2 Oがク
ラウス反応中にアルミナに対して有害な作用を及ぼすの
で、ナトリウムの含有量ができるだけ少なくする必要が
あると教示していたからである。
ナトリウム含有量は有利には1500ppm〜2500
ppmであり、さらに有利には1700ppm〜220
0ppmである。本発明による触媒は、触媒活性成分と
してのナトリウム含有アルミナを、完成した触媒の全重
量を基準にして、0.5〜100%(アルミナ+ナトリ
ウム)好ましくは60〜99%の範囲の重量比率で含有
する。
として、少量の他の酸化物、例えばチタン酸化物、シリ
カ、ジルコニウム酸化物、セリウム酸化物、スズ酸化
物、3価の稀土類、モリブデン酸化物、コバルト酸化
物、ニッケル酸化物、鉄酸化物等を含んでも良い。アル
ミナ以外の酸化物は触媒の0〜40重量%の範囲で含ん
で良い。本発明の触媒はさらに粘土、珪酸塩、硫酸アル
カリ土類金属又は硫酸アンモニウム、セラミック繊維、
及びアスベスト繊維の一種以上を含んでいても良い。さ
らに触媒は成形を容易にする添加剤と最終の機械的特性
を向上するための添加剤を含んでいても良い。特に言及
できる添加剤の例には、セルロース、カルボキシメチル
セルロース、カルボキシエチルセルロース、トールオイ
ル、キサンテンゴム、界面活性剤、ポリアクリルアミド
等の凝集剤、カーボンブラック、でんぷん、ステアリン
酸、ポリアクリルアルコール、ポリビニリアルコール、
バイオポリマー、グルコース、ポリエチレングリコー
ル、等である。
ランス特許FR−A−2527197号に記載されてい
るように、pHが9未満の水性媒体中で、ヒドラルジラ
イト(Hydrargillite)を高温ガス流中で急速脱水して得
たアルミナ粉末を処理し、乾燥し、次いで欧州特許EP
−A−15196号により仮焼して得られる。またアル
ミナはフランス特許公開FR−A−2449650号に
記載されているように、低結晶質の及び/又は非晶質の
活性アルミナ粉末をpH9未満の水性媒体中で処理して
得ることができる。なお、低結晶構造のアルミナは同書
に定義されている通りである。本発明によるアルミナは
またフランス特許FR−A−2449650号に記載さ
れている方法により製造されたアルミナと、フランス特
許FR−A−2527197号に記載されているよう
に、水酸化アルミニウム又はオキシ水酸化アルミニウ
ム、より詳しく言うとヒドロアルジライト(Hydrargill
ite)を、高温ガス流中で急速脱水して得たアルミナ粉末
とを混合して得ることができる。前記の脱水は、適当な
装置中で、高温ガス流の流れの助けにより、ガスの入口
温度をほぼ400〜1200℃の温度とし、また水酸化
アルミニウム又はオキシ水酸化アルミニウムと高温ガス
との接触時間を数分の1秒ないし4〜5秒として実施さ
れる。この方法は、フランス特許FR−A−11080
11号に詳しく記載されている。フランス特許FR−A
−2449650号の方法で得られたアルミナとフラン
ス特許FR−A−2527197号の方法で得られたア
ルミナの混合物は、両者のアルミナの割合を調整するだ
けで所望のNa2 O含有量の最終アルミナを得ることが
できる。事実、水酸化アルミニウム又はオキシ水酸化ア
ルミニウムを急速仮焼することにより得たアルミナは、
3500ppm程度の高いNa2 O含有量を有するアル
ミナである。pH9未満の水性媒体中で処理した後、N
a2 O含有量はかなり低くなる(1000ppm以
下)。上記の第2の方法で製造したアルミナを添加する
と、Na2 O含有量が1200〜2700ppmのアル
ミナを得ることができる。
火性担体に含浸させた後、適当な形状に変換できる。例
えば、触媒は触媒の各種の構成成分を混練りし、得られ
た無機ペーストの押出成形により、あるいは錠剤形成に
より、あるいは回転塗布パン又はドラム、あるいはアル
ミナ及び上記から選択した他の任意成分の粉末の任意の
公知粒状化法により、ビーズ状に形成して得られる。ま
た、触媒は他の任意成分を添加したアルミナを単に粉砕
して格別の形状を有しないアルミナでも良い。しかし、
有利にはアルミナを直径1.5〜10mm、より好まし
くは3〜7mmの直径を有するビーズ形状を有すると良
い。本発明の諸特性を示す触媒はクラウス反応(式
(2))を高効率で触媒し、有機イオウ化合物の加水分
解反応(式(4)、(5)、(6))を高効率で触媒す
る。本発明の他の主題は、上記の方法により製造した触
媒を、クラウス反応を利用するイオウ化合物含有ガスの
処理に使用して元素状イオウを製造し、あるいは加水分
解反応を利用する有機イオウ化合物の処理に使用するこ
とである。最後に、本発明の主題はイオウ化合物を含有
するガスを、触媒の少なくとも一部が上記の方法により
製造されたことを特徴とする触媒床に流して、クラウス
反応又は加水分解を使用してイオウ化合物を含有するガ
スを処理する方法を提供することである。
S2 の変換をNa2 O含有量の関数として示す添付図面
を参照して説明する。 実施例1 ヒドラルジライト(Hydrargillite)を高温ガス流により
1000℃で急速乾燥して生成物Aを得た。生成物Aは
3600ppmのNa2 Oを含有した。生成物Aの一部
を欧州特許EP−A−15196号の方法に従って水性
媒体中で処理して生成物Bを得た。そのNa2 O含有量
は重量基準でで800ppmであった。アルミナAとB
の50:50混合物を製造し、造粒して直径3.1及び
6.3mmのビーズにした。これらのビーズのナトリウ
ム含有量はNa2 Oで表して重量基準で2200ppm
であった。
0、2200、2700、3000、3700ppmに
等しい触媒を実施例1と同様な方法で製造した。すべて
の触媒は次の物理化学特性を示した。比表面積:360
(±10)m2/g、ビーズ粒子径:3.1〜6.3m
m、0.1μm以上の直径を有する空孔の容積:18.
5ml/100gアルミナ、1μm以上の直径を有する
空孔の容積:15.5ml/100gアルミナ。これら
の触媒をクラウス法の第1反応器(R1 )及び第2反応
器(R2 )の触媒として試験した。つまり、クラウス装
置を、直列に接続され、同一の触媒で充填され、被処理
ガスがR1 及びR2 を順に導入されるように、2つの同
一の反応器により構成したことを意味する。R1 では、
完結することが最も困難な重要な反応は、COS及び特
にCS2 の加水分解反応である。R2 では、より低い温
度であるほど、またより低いH2 S含有量であるほど、
クラウス反応は不利である。なぜなら硫酸アルミナの形
成に関連した問題があるからである。R1 におけるCS
2 の加水分解、及びR2 におけるクラウス反応には傾向
が見いだされる。すなわち、もしもR1 において触媒A
が触媒Bよりも効率的なら、R2 においても触媒Aは触
媒Bよりも効率的である。従って、条件R1 のCS2 加
水分解の結果だけがここでは報告される。試験は従っ
て、触媒に対して次の体積組成を有する被処理ガスを接
触させた。 H2 S 6% SO2 4% CS2 1% H2 O 30% N2 59% 接触は反応器中、320℃で、等温的に、酸素濃度10
ppm(体積)、接触時間2秒(標準温度及び圧力条件
(STPC))の条件で行った。触媒で満たした同一の
反応器体積と、被処理ガスの同一の入口流量に対して、
異なった触媒の性能を、加水分解活性を測定し、また気
相クロマトグラフ法により反応器を出ていくガス中に存
在するH2 S、SO2 、COS、及びS2 を分析するこ
とにより比較した。従ってCS2 の転化率は定常状態が
反応器を出ていく反応生成物の含有量が安定してから測
定した。各触媒試験では、使用触媒に対応したCS2 転
化率はを測定した。結果を添付図面に示す。Na2 Oの
範囲1200ppm〜2700ppmでCS2 の転化率
は高度に有利であった。この転化率はより好ましい範囲
である1700ppm〜2200ppmの時一層有利で
あった。
ラフである。
0、2200、2700、3000、3700ppmに
等しい触媒を実施例1と同様な方法で製造した。すべて
の触媒は次の物理化学特性を示した。比表面積:360
(±10)m2/g、ビーズ粒子径:3.1〜6.3m
m、0.1μm以上の直径を有する空孔の容積:18.
5m1/100gアルミナ、1μm以上の直径を有する
空孔の容積:15.5ml/100gアルミナ。これら
の触媒をクラウス法の第1反応器(R1)及び第2反応
器(R2)の触媒として試験した。つまり、クラウス装
置を、直列に接続され、同一の触媒で充填され、被処理
ガスがR1及びR2を順に導入されるように、2つの同
一の反応器により構成したことを意味する。R1では、
完結することが最も困難な重要な反応は、COS及び特
にCS2の加水分解反応である。R2では、より低い温
度であるほど、またより低いH2S含有量であるほど、
クラウス反応は不利である。なぜなら硫酸アルミナの形
成に関連した問題があるからである。R1におけるCS
2の加水分解、及びR2におけるクラウス反応には傾向
が見いだされる。すなわち、もしもR1において触媒A
が触媒Bよりも効率的なら、R2においても触媒Aは触
媒Bよりも効率的である。従って、条件R1のCS2加
水分解の結果だけがここでは報告される。試験は従っ
て、触媒に対して次の体積組成を有する被処理ガスを接
触させた。 H2S 6% SO2 4% CS2 1% H2O 30% N2 59% 接触は反応器中、320℃で、等温的に、酸素満庶10
ppm(体積)、接触時間2秒(標準温度及び圧力条件
(STPC))の条件で行った。触媒で満たした同一の
反応器体積と、被処理ガスの同一の入口流量に対して、
異なった触媒の性能を、加水分解活性を測定し、また気
相クロマトグラフ法により反応器を出ていくガス中に存
在するH2S、SO2、COS、及びCS2を分析する
ことにより比較した。従ってCS2の転化率は反応器を
出ていく反応生成物の含有量の定常状態が安定してから
測定した。各触媒試験では、使用触媒に対応したCS2
転化率を測定した。結果を添付図面に示す。Na2Oの
範囲1200ppm〜2700ppmでCS2の転化率
は高度に有利であった。この転化率はより好ましい範囲
である1700ppm〜2200ppmの時一層有利で
あった。
Claims (7)
- 【請求項1】 必須成分として触媒活性なナトリウム含
有アルミナを含んでいる触媒において、前記アルミナ中
のナトリウム含有量がNa2 Oの重量で表して1200
ppm〜2700ppmであることを特徴とする、イオ
ウ化合物を含有するガスの処理及び/又は有機イオウ化
合物の加水分解用触媒。 - 【請求項2】 前記アルミナ中のナトリウム含有量がN
a2 Oの重量で表して1500〜2500ppmの範囲
で選択されている、請求項1の触媒。 - 【請求項3】 ナトリウム含有アルミナが0.5〜10
0重量%、好ましくは60〜99%含有されている請求
項1又は2の触媒。 - 【請求項4】 処理がクラウス反応に応用して元素状イ
オウを製造するための方法である、前記いずれかの請求
項に記載の触媒。 - 【請求項5】 加水分解が前記有機イオウ化合物の加水
分解である請求項1ないし3のいずれかに記載の触媒。 - 【請求項6】 イオウ化合物を含有するガスを、触媒粒
子より構成された触媒床に流してイオウ化合物を含有す
るガスを処理するに当たり、少なくとも前記触媒粒子の
一部が請求項1ないし3の触媒を含んでいることを特徴
とする、イオウ化合物を含有するガスの処理方法。 - 【請求項7】 有機イオウ化合物を含有するガスを、触
媒粒子より構成された触媒床に流して有機イオウ化合物
を含有するガスを処理するに当たり、少なくとも前記触
媒粒子の一部が請求項1ないし3の触媒を含んでいるこ
とを特徴とする、有機イオウ化合物を含有するガスの処
理方法。
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|---|---|---|---|
| FR94-08746 | 1994-07-13 | ||
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|---|---|
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| RU2171710C1 (ru) * | 2000-05-10 | 2001-08-10 | Рабинович Георгий Лазаревич | Адсорбент для очистки газов от сероводорода и способ его приготовления |
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1995
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1997
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