Способ получения продукта из цемента, содержащего серу

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения продукта из цемента, содержащего серу, включает следующие стадии:

(a) селективное окисление сероводорода до элементарной серы контактированием в реакционной зоне, газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с измельченным катализатором окисления в условиях селективного окисления;

(b) удаление потока, включающего жидкую и/или твердую элементарную серу и измельченный катализатор окисления, из реакционной зоны;

(c) смешивание потока, включающего элементарную серу и измельченный катализатор окисления по крайней мере с одним из материалов - элементарной серы, наполнителя цемента, содержащего серу, модификатора серосодержащего цемента, или заполнителем при температуре плавления серы;

(d) отверждение смеси, полученной на стадии (с), ее охлаждение до температуры ниже температуры плавления серы для получения продукта из цемента, содержащего серу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт серосодержащего цемента выбран из группы, состоящей из композиции премикса серосодержащего цемента, серосодержащего цемента и композита заполнителя серосодержащего цемента.

3. Способ по пп.1, 2, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырье, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором при температуре, при которой образующаяся элементарная сера является жидкой, предпочтительно при температуре в диапазоне от 110 до 180°С, более предпочтительно при температуре в диапазоне от 125 до 150°С.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырье, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором в присутствии инертной жидкой среды, предпочтительно в присутствии элементарной серы в качестве инертной жидкой среды.

5. Способ по пп.3, 4, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырье, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором в шламовой барботажной колонне.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измельченный катализатор окисления включает оксид и/или сульфид металла, предпочтительно оксид и/или сульфид железа, более предпочтительно гидратированный оксид железа.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что газообразное сырье, содержащее сероводород, содержит сероводород в диапазоне концентраций от 0,5 до 50 об.%, предпочтительно от 1 до 25 об.%

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырье, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором при давлении от 2 до 200 бар (абсолютных), предпочтительно от 10 до 150 бар (абсолютных), более предпочтительно от 60 до 120 бар (абсолютных).

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поток, включающий элементарную серу и измельченный катализатор окисления, удаляемый из реакционной зоны селективного окисления, содержит измельченный катализатор окисления с концентрацией в диапазоне от 2 до 50 мас.%, предпочтительно от 5 до 35 мас.%, и содержит элементарную серу в диапазоне концентраций от 50 до 98 мас.%, предпочтительно от 65 до 95 мас.%.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измельченный катализатор окисления находится в форме частиц со средним диаметром от 0,2 до 100 мкм, предпочтительно от 0,6 до 80 мкм.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температура на стадии (с) находится в диапазоне от 110 до 180°С, предпочтительно от 125 до 150°С.

12. Применение потока, содержащего элементарную серу и измельченный катализатор окисления, который получают в ходе селективного окисления, как определено на стадии (а) способа по любому из пп.1-10, для получения продукта из серосодержащего цемента.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА ИЗ ЦЕМЕНТА, СОДЕРЖАЩЕГО СЕРУ Изобретение предлагает способ получения продукта из серосодержащего цемента, включающий следующие стадии: (а) селективное окисление сероводорода до элементарной серы контактированием в реакционной зоне газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с измельчнным катализатором окисления в условиях селективного окисления; (b) удаление потока, включающего жидкую и/или тврдую элементарную серу и измельчнный катализатор окисления из реакционной зоны; (с) смешивание потока, включающего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления по крайней мере с одним из следующих материалов: элементарной серы, наполнителя серосодержащего цемента, модификатора серосодержащего цемента или заполнителем при температуре плавления серы; (d) отверждение смеси, полученной на стадии (с) е охлаждение до температуры ниже температуры плавления серы для получения продукта из серосодержащего цемента. Изобретение, кроме того, предлагает применение потока, образующегося на стадии (а) селективного окисления данного способа, содержащего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, для получения продукта из серосодержащего цемента. Местерс Каролус Маттиас Анна Мария,Рейнхаут Маринус Йоханнес, Вербист Ги Лоде Магда Мария (NL)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) 013843 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение предлагает способ получения продукта из цемента, содержащего серу, и применение потока, включающего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления для получения продукта из цемента, содержащего серу, причм поток получают на стадии селективного окисления (а) такого способа. Известный уровень техники Элементарная сера является побочным продуктом процессов очистки нефти и газа. Известное применение элементарной серы, полученной в качестве побочного продукта очистки нефти и газа, и е применение в качестве связующего в цементе, содержащем серу, или в других продуктах из цемента, содержащего серу, например композит агрегированный, серосодержащий цемент подобно серному строительному раствору или асфальт с серой в качестве наполнителя. На нефтеперегонных заводах, соединения серы в жидких потоках углеводорода обычно превращаются реакцией с водородом в сероводород. Таким образом получают газообразный поток, включающий сероводород и водород. Сероводород, выделенный из смеси сероводорода и водорода или сероводород,выделенный из природного газа, обычно превращают в элементарную серу. Известным примером такого процесса является так называемый процесс Клауса. Превращение сероводорода в элементарную серу процессом Клауса имеет некоторые неудобства. Стадия окисления в процессе Клауса не является селективной по сероводороду, поэтому необходимо выделение сероводорода из остаточного газового потока. Из-за термодинамических ограничений, полное превращение сероводорода не может быть получено за одну стадию процесса. Альтернативным процессом для превращения сероводорода в элементарную серу является селективное окисление сероводорода в газовых потоках углеводородов. Такие селективные процессы окисления раскрыты, например, в US 4886649, US 4311683 и US 6207127. По сравнению с процессом Клауса,селективное окисление обладает некоторыми преимуществами. Преимущество состоит в том, что может быть получена на одной стадии процесса высокая степень превращения сероводорода. Другое преимущество состоит в том, что окисление является селективным по сероводороду, устраняя таким образом необходимость в выделении сероводорода из других газовых компонентов. Однако недостатком является возможная дезактивация катализатора из-за забивания катализатора образующейся серой. Для избежания забивания процессы селективного окисления известного уровня техники обычно применяют низкую концентрацию сероводорода в газообразном сырье, обычно не более 1 мас.%. Краткое изложение существа изобретения Было установлено, что поток, включающий элементарную серу и частицы катализатора окисления,полученные процессом селективного окисления серы до элементарной серы, является особенно подходящим для применения в продуктах из серосодержащего цемента, например серосодержащего цемента,композитов агрегированного серосодержащего цемента или композитов премиксов серосодержащего цемента. Частицы катализатора окисления служат наполнителем и/или материалом стабилизатора в конечном продукте из серосодержащего цемента. Соответственно, настоящее изобретение предлагает способ получения продукта из серосодержащего цемента, включающий следующие стадии:(а) селективное окисление сероводорода до элементарной серы контактированием в реакционной зоне газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с измельчнным катализатором окисления при условиях селективного окисления;(b) удаление потока, включающего жидкость и/или тврдые частицы элементарной серы и измельчнного катализатора окисления, из реакционной зоны;(c) примешивание потока, содержащего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления по крайней мере к одному из следующих материалов: элементарной серы, наполнителя серосодержащего цемента, модификатора серосодержащего цемента или заполнителя при температуре плавления серы;(d) отверждение смеси, полученной на стадии (с), е охлаждением до температуры ниже температуры плавления серы для получения продукта из серосодержащего цемента. Способ в соответствии с изобретением обладает рядом преимуществ. Одно преимущество состоит в том, что элементарная сера получается процессом селективного окисления, то есть без существенного окисления других соединений. Это означает, что нет необходимости выделять сероводород из газообразного сырья до стадии окисления. Так как частицы катализатора окисления и образующаяся элементарная сера применяются для продукта из цемента серы, не нужно отделять серу от частиц катализатора. Как следствие, могут применяться очень мелкие частицы катализатора. Другим преимуществом является отсутствие необходимости отделения серы от частиц катализатора, что до некоторой степени допускает забивание частиц катализатора серой. Как следствие, нет необходимости разбавлять сероводород в газообразном сырье в такой степени, как это обычно делается в процессах селективного окисления известного уровня техники. Настоящее изобретение, кроме того, предлагает применение потока, содержащего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, который получен в способе селективного окисления, как-1 013843 определено на стадии (а) способа получения продукта из цемента, содержащего серу, как определено выше. Детальное описание изобретения В способе в соответствии с изобретением поток, содержащий жидкую и/или тврдую элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, полученные на стадии способа селективного окисления сероводорода в газообразном сырье, применяют для получения продукта из серосодержащего цемента. На стадии селективного окисления (а) способа в соответствии с изобретением сероводород селективно окисляют до элементарной серы по реакции контактированием газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с измельчнным катализатором окисления при условиях селективного окисления. Ссылка в описании на селективное окисление сероводорода относится к процессу окисления, в котором соединения отличные от сероводорода, например углеводороды или водород, не окисляются или окисляются с трудом. На стадии (а) способа в соответствии с изобретением сероводород в газообразном сырье превращают в элементарную серу. Образующаяся сера может быть в тврдом, жидком или газообразном состоянии. Предпочтительно условия способа такие, что образующаяся элементарная сера является жидкой. Более предпочтительно образующаяся элементарная сера является жидкой без существенного образования полимерной серы. Важное преимущество в образовании жидкой серы, которая в основном не полимеризована, состоит в том, что предотвращается осаждение тврдой или полимеризированной серы на элементах реактора, трубопроводах или частицах катализаторов. Для образования жидкой серы, которая в основном не полимеризована, температура, при которой катализатор приводят в контакт с газообразным сырьм и газом, содержащим молекулярный кислород, на стадии (а), находится предпочтительно в диапазоне от 110 до 180 С, более предпочтительно от 120 до 160 С, ещ более предпочтительно от 125 до 150 С. Реакция селективного окисления является экзотермической реакцией. Для поддержания температуры реакции в диапазоне, в котором образуется жидкая, в основном неполимеризованная сера, может быть необходимо удалять тепло, выделяющееся в ходе экзотермической реакции из реакционной зоны,например, косвенным теплообменом хладагентом. Предпочтительно температуру на стадии (а) поддерживают в пределах температурного диапазона, в котором образующаяся сера жидкая и в основном неполимеризованная, контактированием газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с катализатором окисления в присутствии инертной жидкой среды. Инертная жидкая среда может быть любой жидкой средой,которая в основном не расходуется в условиях способа и существенно не разрушает катализатор окисления. По крайней мере часть инертной жидкой среды должна быть в жидкой форме в условиях селективного окисления, чтобы дать возможность контролировать температуру на стадии (а). Инертная жидкая среда может быть продуктом реакции селективного окисления (1), то есть водой или жидкой серой. Инертная жидкая среда может также быть другим жидким соединением, которое в основном не расходуется в условиях способа. Примерами таких жидкостей являются парафины, такие как n-пентан, n-гексан,n-гептан, n-октан и их смеси, углеводородные потоки нефтеперегонного завода, например нафта или керосин, сырая нефть, толуол, алканоламины и сульфинол. Предпочтительной инертной жидкой средой является элементарная сера. Жидкая сера является особо подходящей инертной жидкой средой, потому что это устраняет необходимость в отделении серы от инертной жидкой среды и неизбежных потерь разделения. Количество инертной жидкой среды в реакционной зоне предпочтительно такое, что отношение газа-к-жидкости в реакционной зоне находится в диапазоне от 10 до 10000 нормальных литров газа на килограмм жидкости (нл/кг), более предпочтительно от 20 до 2000 нл/кг. Ссылка в описании на нормальные литры относится к литрам газа в условиях стандартной температуры и давления, то есть 0 С и 1 атмосфере. Следует принять во внимание, что точное отношение газа-к-жидкости главным образом зависит от количества сероводорода, который должен быть окислен, так как инертная жидкость нест функцию поглощения тепла реакции, чтобы поддерживать температуру реакции реакционной зоны ниже температуры, при которой имеет место существенное увеличение вязкости из-за полимеризации серы, то есть ниже 180 С. Если газообразное сырь и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором в присутствии жидкой инертной среды, реакция селективного окисления идт в трхфазной системе. Поэтому катализатор окисления может быть применн в любом варианте, подходящем для реакции в трхфазной системе, например неподвижный слой частиц катализатора или суспензия в шламовой барботажной колонне, предпочтительно суспензия в шламовой барботажной колонне. Ссылка в описании на реакционную зону на стадии (а) относится к зоне, включающей по крайней мере одну каталитическую зону, включающую катализатор окисления и дополнительно сепараторы, например, для отделения газообразный потока от негазообразного потока, для отделения жидкой инертной среды от негазообразного потока или для отделения частицы катализатора от негазообразного потока.-2 013843 Реакционная зона может включать более одной каталитической зоны. Измельчнный катализатор окисления может быть любым катализатором окисления, подходящим для селективного окисления сероводорода. Такие катализаторы представлены в известном уровне техники и обычно в форме жаростойкого оксидного материала, на котором нанесн каталитически активный материал. Каталитически активный материал обычно включает оксид и/или сульфид одного или более металлов. Металлом может быть, например, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, молибден или их комбинации. Примерами катализаторов известного уровня техники для селективного окисления сероводорода являются оксид железа-оксид хрома на диоксиде кремния, оксид железа-оксид фосфора на диоксиде кремния, оксид железа-оксид натрия на диоксиде кремния (ЕР 409353 А 1), хромит магния на оксиде алюминия, пентоксид ванадия на оксиде алюминия (US 4886649) и карбид кремния с нанеснной активной фазой, включающей никель в форме оксисульфида (US 6235259). Предпочтительно каталитически активный материал представляет собой оксид и/или сульфида железа или железо, содержащее смешанный оксид и/или сульфид металла, более предпочтительно каталитически активный материал включает гидратированный оксид железа. Может быть применн в качестве катализатора окисления в способе в соответствии с изобретением минеральный материал, содержащий оксид железа, например материал,известный как красный шлам. Ссылка в описании на оксид одного или более металлов относится к соединению приблизительной общей формулы MSx-1Oy, где М является одним или более металлов и х и у имеют, независимо, числовое значение по крайней мере 1. Ссылка в описании на сульфид одного или более металлов относится к соединению приблизительной общей формулы MSxOy-1. При контакте с сероводородом оксид металла превращается в сульфид металла и образуется вода. Когда полученный таким образом сульфид металла затем приводят в контакт с кислородом, он превращается в оксид металла и элементарную серу. Эти две последовательные реакции схематически представлены следующими уравнениями: Суммарная реакция представляет собой реакцию селективного окисления по уравнению (1). Следует учесть, что катализатор окисления, таким образом, включает соединение металла, содержащее кислород и серу в пропорции, изменяющейся в течение каталитического процесса. Соединение с максимальным содержанием кислорода обозначено как MSx-1Oy в уравнениях (1 а) и (1b) и названо оксидом. Соединение с максимальным содержанием серы обозначено как MSxOy-1 и названо сульфидом. В некоторых выполнениях стадии (а) способа в соответствии с изобретением реакционная зона включает одну или более каталитических зон, в которых обе реакции (1 а) и (1b) имеют место в каждой каталитической зоне. В этих выполнениях, и сероводород и молекулярный кислород подаются в каждую каталитическую зону. В каждой каталитической зоне, каталитически-активные соединения катализатора окисления, то есть оксид или сульфид металла, поочередно находятся в своей оксидной (MSx-1Oy) и сульфидной (MSxOy-1) форме. В альтернативных выполнениях стадии (а) способа в соответствии с изобретением реакция (1 а) имеет место в одной каталитической зоне и реакция (1b) имеет место в различных каталитических зонах. Следует учесть, что в этих альтернативных выполнениях катализатор окисления можно рассматривать как регенерируемый адсорбент. Газообразное сырь, содержащее сероводород, подают в каталитическую зону, где имеет место реакция (1 а), и газ, содержащий молекулярный кислород, подают в каталитическую зону, где имеет место реакция (1b). В ходе выполнения способа катализатор окисления в зоне, где имеет место реакция (1 а), превращается из своей оксидной формы (MSx-1Oy) в свою сульфидную форму(MSxOy-1) и катализатор окисления в зоне, где имеет место реакция (1b), превращается из своей сульфидной формы в свою оксидную форму. В случае очень высокого содержания сероводорода в газообразном сырье может быть предпочтительно осуществлена стадия (а) так, чтобы реакции (1 а) и (1b) проводились в отдельных каталитических зонах. Таким путм может быть применн воздух в качестве газа, содержащего молекулярный кислород без разбавления перерабатываемого газообразного сырья азотом. Реакционная зона стадии (а) способа в соответствии с изобретением может включать две или более последовательных каталитических зон катализатора окисления. Обе реакции (la) и (lb) в таком случае имеют место в каждой каталитической зоне и сероводород, и кислород подают и вступают в контакт с катализатором окисления в каждой каталитической зоне. Использование нескольких последовательных каталитических зон выгодно в случае газообразного сырья с высоким содержанием сероводорода. В этом случае могут быть предусмотрены несколько последовательных каталитических зон для возможности охлаждения, удаления воды между стадиями, многоэтапной подачи газообразного сырья или газа, содержащего молекулярный кислород, или комбинацию двух или более вариантов. Если селективное окисление стадии (а) выполняют в присутствии инертной жидкой среды, то инертная жидкая среда присутствует в каждой каталитической зоне и таким образом в каждой зоне, реакция (в соответствии с уравнениями (1 а) и/или (lb имеет место в присутствии инертной жидкой среды.-3 013843 Газообразное сырь, содержащее сероводород, может быть любым газообразным потоком, содержащим сероводород, например газообразные потоки углеводородов, содержащие сероводород, такие как природный газ, нефтяной газ, этан и пропан; газы, полученные из битуминозного песка и горючего сланца; синтез газ из угля; газы, такие как водород, азот, монооксид углерода, диоксид углерода и их смеси; пар; инертные газы, такие как гелий и аргон; потоки газовых продуктов от других процессов удаления сероводорода, например газ регенерации абсорбера аминов; или отходящий газообразный поток процесса гидродесульфуризации. Газообразное сырь может иметь относительно высокое содержание сероводорода, то есть до 50 об.%. Предпочтительно газообразное сырь содержит сероводород в диапазоне концентрации от 0,5 до 50 об.%, более предпочтительно от 1 до 25 об.% Газообразное сырь, содержащее сероводород, подают предпочтительно в одну или более каталитических зон в реакционной зоне с часовой скоростью газа в диапазоне от 100 до 10000 нл/кг/ч (нормальные литры газа на килограмм катализатора в час в этой зоне), более предпочтительно от 200 до 5000 нл/кг/ч. Полное мольное отношение молекул кислорода в газе, содержащем молекулярный кислород, и сероводорода, в газообразном сырье, подаваемых в реакционную зону, находится предпочтительно в диапазоне от 0,3 до 3,0, более предпочтительно от 0,5 до 2,0. Для достижения глубокой десульфуризации, то есть получения газа, обедннного по сероводороду, содержащего менее 1 ч/млн./об. сероводорода, полное мольное отношение составляет соответственно, по крайней мере, немного выше стехиометрического отношения 0,5. Таким образом, мольное отношение кислорода-к-сероводороду в диапазоне от 0,6 до 1,5 является особенно предпочтительным. Концентрация кислорода в газе, содержащем молекулярный кислород, не является критической. Следует учесть, что предпочтительная концентрация кислорода зависит, прежде всего, от концентрации сероводорода в газообразном сырье. В случае очень высокого содержания сероводорода в газообразном сырье предпочтительно для избежания высокой концентрации азота или других газов в обедннном по сероводороду газе или применять в основном чистый кислород, или применять воздух в выполнении стадии (а) способа, в котором реакции (1 а) и (1b) осуществляют в отдельных каталитических зонах. Примерами подходящего газа, содержащего молекулярный кислород, являются кислород, воздух или обогащенный кислородом воздух. Стадию (а) селективного окисления предпочтительно выполняют при повышенном давлении, более предпочтительно при давлении в диапазоне от 2 до 200 бар (абсолютных), ещ более предпочтительно от 10 до 150 бар (абсолютных). Наиболее предпочтительно рабочее давление находится в диапазоне от 60 до 120 бар (абсолютных). Если стадия (а) выполняется в шламовой барботажной колонне в присутствии инертной жидкой среды, то в каталитической зоне образуются обедннный по сероводороду газообразный поток и суспензия тврдых частиц катализатора окисления в жидкой смеси инертной среды и серы, то есть в шламовой барботажной колонне, и удаляются из этой зоны. Если инертная жидкая среда не является жидкой серой,по крайней мере часть инертной жидкой среды обычно отделяют от суспензии и возвращают в каталитическую зону. Остающаяся суспензия, включающая тврдые частицы катализатора окисления и жидкую серу, может быть в таком случае удалена из реакционной зоны (стадия (b в виде потока, включающего жидкую и/или тврдую элементарную серу и измельчнный катализатор окисления. В предпочтительном выполнении, в котором жидкая сера применяется в качестве инертной жидкой среды, суспензия частиц катализатора в жидкой сере образуется в каталитической зоне и может быть удалена из реакционной зоны и применяться для получения продукта из серосодержащего цемента на стадиях (с) и (d). Альтернативно, суспензия частиц катализатора в жидкой сере может быть разделена на суспензию,обогащенную по частицам катализатора, которую возвращают в каталитическую зону, и суспензию, обогащенную по жидкой сере, которую удаляют из реакционной зоны (стадия (b в виде потока, включающего жидкую и/или тврдую элементарную серу и частицы катализатора окисления. В особенности в случае дорогого катализатора окисления предпочтительно, чтобы часть частиц катализатора возвращалась в каталитическую зону. Поток, включающий элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, удалнный из реакционной зоны селективного окисления, предпочтительно включает измельчнный катализатор окисления в диапазоне концентрации от 2 до 50 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 5 до 35 мас.%. Предпочтительно этот поток включает элементарную серу в диапазоне концентрации от 50 до 98 мас.%,более предпочтительно в диапазоне от 65 до 95 мас.%. Поток, включающий элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, может содержать небольшие количества других соединений, например инертную жидкую среду, воду или серосодержащие соединения, например меркаптаны. Предпочтительно поток включает до 2 мас.% других соединений, более предпочтительно до 1 мас.%. Наиболее предпочтительно поток в основном состоит из элементарной серы и измельчнного катализатора окисления. Поток, включающий элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, может непрерыв-4 013843 но или периодически удаляться из реакционной зоны. Для сохранения достаточного количества катализатора в реакционной зоне свежий катализатор непрерывно или периодически податся в реакционную зону. Сера в потоке, включающем элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, удаляемый из зоны реакции селективного окисления, может находиться в жидкой или тврдой форме, предпочтительно в жидкой форме. Следует учесть, что, если сера, образующаяся на стадии (а), находится в газообразной форме, она должна быть сконденсирована до удаления из реакционной зоны. Поток, включающий жидкую и/или тврдую элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, удаляемый из реакционной зоны на стадии (b), применяют для получения продукта из серосодержащего цемента путм его смешивания по крайней мере с одним из следующих материалов, элементарной серой, наполнителем мерного цемента, модификатором мерного цемента или заполнителем при температуре выше температуры плавления серы и последующим отверждением смеси е охлаждением до температуры ниже температуры плавления серы. Ссылка в описании на продукт из серного цемента относится к цементу, содержащему серу, или к материалу, содержащему серосодержащий цемент, то есть к материалу, содержащему, по крайней мере,элементарную серу и наполнитель. Примерами серосодержащего цемента, содержащего материалы, являются премикс композиции серосодержащего цемента и композиты серосодержащего цементазаполнителя, например серосодержащий строительный раствор, серосодержащий бетон или асфальт с серой в качестве наполнителя. Следует учесть, что это зависит от типа продукта из серосодержащего цемента, который должен быть получен, и от состава потока, включающего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, от потока (сера, наполнитель, модификатор и/или заполнитель), который смешивают с потоком,включающим элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, на стадии (с) способа в соответствии с изобретением. Серосодержащий цемент известен в известном уровне техники и, по крайней мере, включает серу обычно в количестве по крайней мере 50 мас.% и наполнитель. Серосодержащий цемент может быть пластифицирован добавлением модификатора мерного цемента в процессе получения серосодержащего цемента. Такие модификаторы известны в известном уровне техники. Примерами таких модификаторов являются алифатические или ароматические полисульфиды или соединения, которые образуют полисульфиды при реакции с серой. Примеры соединений, которые образуют полисульфиды, представляют собой олефиновые соединения, например дициклопентадиен, лимонен, стирол или нафталин. Модификаторы могут быть добавлены в количестве в диапазоне от 0,05 до 25 мас.% по отношению к массе серы,обычно в диапазоне от 0,1 до 10 мас.%. Обычными наполнителями серосодержащего цемента являются измельчнные неорганические материалы со средним размером частиц в диапазоне от 0,1 мкм до 0,1 мм. Примерами таких наполнителей серосодержащего цемента являются зольная пыль, известняк, кварц, оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, графит, гипс, тальк, слюда или их комбинации. Содержание наполнителя серосодержащего цемента может меняться в широких пределах, но обычно находится в диапазоне от 5 до 50 мас.% по отношению к полной массе цемента. Ссылка в описании на композицию премикса серосодержащего цемента относится к композиции,включающей не прореагировавшую смесь серы и модификатора серосодержащего цемента, который может соответственно применяться для получения серосодержащего цемента добавлением к ней серы и/или наполнителя в требуемых количествах. Ссылка в описании на композиты серный цемент-заполнитель относится к композиту, включающему и серосодержащий цемент и заполнитель. Примерами композитов серосодержащего цементазаполнителя являются серосодержащий строительный раствор, серосодержащий бетон и асфальт с серой в качестве наполнителя. Строительный раствор включает мелкодисперсный заполнитель, обычно частицы со средним диаметром между 0,1 и 5 мм, например песок. Бетон включает крупный заполнитель,обычно частицы со средним диаметром между 5 и 40 мм, например гравий или горная порода. Асфальт с серой, в качестве наполнителя, является асфальтом (обычно заполнитель со связующим, содержащим наполнитель и хвостовую углеводородную фракцию), в котором часть связующего заменена серой. Измельчнный катализатор окисления в потоке, который удаляют из реакционной зоны селективного окисления на стадии (b), может служить наполнителем, стабилизатором или заполнителем в полученном продукте из серосодержащего цемента. Если продуктом является композиция премикса серосодержащего цемента, измельчнный катализатор окисления будет служить наполнителем, стабилизатором или заполнителем в цементе или композиции цемент-заполнитель, получаемых с применением композиции премикса. Поэтому частицы измельчнного катализатора окисления могут иметь любой размер, который является подходящим для этой цели. Предпочтительно частицы измельчнного катализатора окисления имеют средний диаметр в диапазоне от 0,1 мкм до 1 мм, более предпочтительно от 0,2 до 100 дм, ещ более предпочтительно от 0,6 до 80 мкм. Предпочтительно температура, при которой смешивают по крайней мере с одним из материалов элементарной серы, наполнителя серосодержащего цемента, модификатора серосодержащего цемента-5 013843 или заполнителя на стадии (с) с потоком, включающим элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, находится в диапазоне от 110 до 180 С, предпочтительно от 125 до 150 С. Пример. Способ в соответствии с изобретением будет далее проиллюстрирован посредством следующего, не ограничивающего примера. Селективное окисление стадии (а). Газовый поток, содержащий 0,75 об.% сероводорода, 1,1 об.% молекулярного кислорода, 26,4 об.% гелия, 10,0 об.% метана и 61,8 об.% азота, подают в шламовый барботажный колонный реактор, содержащий частицы катализатора (диаметр частиц 40 микрометров) в жидкой элементарной сере. Шламовый барботажный колонный реактор функционирует при температуре 132 С и давления 40 бар. Часовая газовая скоростью составляет 1351 нормальный литр на кг катализатора в час. Катализатор состоит изFe2O3 на FeSiO3 с общим содержанием оксида железа 66,3 мас.%, по отношению к общей массе катализатора. Каталитическое окисление сероводорода имеет место в реакторе и приводит к превращению 57% сероводорода. Суспензия, включающая 27 мас.% частиц катализатора и 73 мас.% элементарной серы,выгружают из реактора. Подготовка строительного серосодержащего раствора Элементарную серу и песок смешивают с суспензией, которая удалена из реактора при температуре смеси 150 С, до получения гомогенной смеси, содержащей 60 мас.% серы, 25 мас.% песка и 15 мас.% частиц катализатора окисления. Затем смесь заливают в стальную цилиндрическую форму, которую предварительно нагревают до 150 С. Прилагают давление (0,25-0,5 тонны) до тех пор, пока не становятся видимыми капельки серы на основании формы. Полученный таким образом цилиндр строительного раствора отверждают охлаждением и затем удаляют из формы. Цилиндры имеют диаметр 30 мм и высоту 30 мм. Характеристики серосодержащего строительного раствора Прочность на сжатие и Е-модуль при сжатии цилиндра серосодержащего строительного раствора определяют в испытании с контролируемой нагрузкой при помощи Zwick controller TT0727 с динамометрическим элементом на 300 кН, скоростью нагрузки 2,4 кН/с, предварительной нагрузкой 119,64 кН и скоростью предварительной нагрузки 2,4 кН/с. Прочность на сжатие на пределе текучести равна 49 Н/мм 2 и Е-модуль равен 5,100 МПа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения продукта из цемента, содержащего серу, включает следующие стадии:(a) селективное окисление сероводорода до элементарной серы контактированием в реакционной зоне, газообразного сырья, содержащего сероводород, и газа, содержащего молекулярный кислород, с измельчнным катализатором окисления в условиях селективного окисления;(b) удаление потока, включающего жидкую и/или тврдую элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, из реакционной зоны;(c) смешивание потока, включающего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления по крайней мере с одним из материалов - элементарной серы, наполнителя цемента, содержащего серу,модификатора серосодержащего цемента, или заполнителем при температуре плавления серы;(d) отверждение смеси, полученной на стадии (с), е охлаждение до температуры ниже температуры плавления серы для получения продукта из цемента, содержащего серу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт серосодержащего цемента выбран из группы, состоящей из композиции премикса серосодержащего цемента, серосодержащего цемента и композита заполнителя серосодержащего цемента. 3. Способ по пп.1, 2, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырь, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором при температуре, при которой образующаяся элементарная сера является жидкой, предпочтительно при температуре в диапазоне от 110 до 180 С, более предпочтительно при температуре в диапазоне от 125 до 150 С. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырь,содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором в присутствии инертной жидкой среды, предпочтительно в присутствии элементарной серы в качестве инертной жидкой среды. 5. Способ по пп.3, 4, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырь, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород, приводят в контакт с катализатором в шламовой барботажной колонне. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измельчнный катализатор окисления включает оксид и/или сульфид металла, предпочтительно оксид и/или сульфид железа, более предпочтительно гидратированный оксид железа. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что газообразное сырь, содер-6 013843 жащее сероводород, содержит сероводород в диапазоне концентраций от 0,5 до 50, предпочтительно от 1 до 25 об.% 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на стадии (а) селективного окисления газообразное сырь, содержащее сероводород, и газ, содержащий молекулярный кислород,приводят в контакт с катализатором при давлении от 2 до 200 бар (абсолютных), предпочтительно от 10 до 150 бар (абсолютных), более предпочтительно от 60 до 120 бар (абсолютных). 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поток, включающий элементарную серу и измельчнный катализатор окисления, удаляемый из реакционной зоны селективного окисления, содержит измельчнный катализатор окисления с концентрацией в диапазоне от 2 до 50 мас.%, предпочтительно от 5 до 35 мас.%, и содержит элементарную серу в диапазоне концентраций от 50 до 98 мас.%, предпочтительно от 65 до 95 мас.%. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что измельчнный катализатор окисления находится в форме частиц со средним диаметром от 0,2 до 100, предпочтительно от 0,6 до 80 мкм. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температура на стадии (с) находится в диапазоне от 110 до 180 С, предпочтительно от 125 до 150 С. 12. Применение потока, содержащего элементарную серу и измельчнный катализатор окисления,который получают в ходе селективного окисления, как определено на стадии (а) способа по любому из пп.1-10, для получения продукта из серосодержащего цемента.

МПК / Метки

МПК: C04B 28/36, C01B 17/04

Метки: содержащего, продукта, цемента, получения, способ, серу

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-13843-sposob-polucheniya-produkta-iz-cementa-soderzhashhego-seru.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения продукта из цемента, содержащего серу</a>

Похожие патенты