Патент 2644779

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДА НАТРИЯ

 

Патент Российской Федерации

Суть изобретения:

 

Изобретение относится к получению катализаторов для жидкофазного окисления сульфида натрия в водной среде и может быть использовано  в газовой, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Катализатор представляет собой пространственно-замещенные стильбенхинон и/или дифенохинон, растворенные в углеводородной фракции при следующем соотношении, масс.%: пространственно-замещенные стильбенхинон и/или дифенохинон от 1 до 25,0%; углеводородная фракция — остальное. В качестве углеводородной фракции используется бензиновая и/или керосиновая и/или дизельная фракции.

 

1 табл.
Номер патента:    

Класс(ы) патента:    B01J31/18, B01J23/75, B01J21/06
Номер заявки:

Дата подачи заявки:

Дата публикации:

Заявитель(и):    Ахмадуллина А.Г., Ахмадуллин Р.М.;

Автор(ы):    Ахмадуллина А.Г.; Ахмадуллин Р.М.; Ахмадуллина Ф.Ю.; Закиров Р.К.; Хоанг Хьен И;

Патентообладатель(и):     Ахмадуллина Альфия Гариповна, Ахмадуллин Ренат Маратович

 

Описание изобретения:

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДА НАТРИЯ

Настоящее изобретение относится к производству катализаторов для жидкофазного окисления сульфида натрия. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей, нефтяной, химической, кожевенной и других отраслях промышленности при обезвреживании сточных вод, содержащих неорганические сульфиды.

Известны катализаторы окисления сернистых соединений на основе глиняного носителя с разными активными добавками. Например, катализатор для окисления сернистых соединений, содержащий в качестве каталитически активного компонента пиритный огарок (33-37% масс.), введенный в глиняную массу [1], или катализатор, содержащий в качестве активного компонента композицию пиритного огарка (10-15 мас.) с оксидом хрома (VI) 3-5; оксидом меди 5-10; оксидом ванадия (V) 3-5; нефтяным коксом 7-10; оксидом цинка 5-10 на глиняном носителе [2].

Недостатком указанных катализаторов является их низкая стабильность из-за использования в качестве носителя глины, подверженной щелочному гидролизу в процессе сероочистки газов и жидких нефтепродуктов, протекающих в щелочных средах.

Известен катализатор окисления сернистых соединений, содержащий в качестве активного компонента оксиды и/или гидроксиды, и/или шпинели металлов переменной валентности на полимерном носителе — полиэтилене, полипропилене, полистироле или др. полимере, отличающийся дополнительным содержанием в нем модифицирующей добавки — органического основания, и/или гетерополикислоты, и/или углеродсодержащего материала при следующем содержании компонентов: активный компонент (15-50%), модифицирующая добавка (0.5-20%), носитель — остальное [3].

К недостаткам данного катализатора относится неэффективная форма их исполнения — в виде шарообразных гранул, значительно снижающая геометрическую поверхность и свободный объем катализатора, т.е. долю реакционного раствора в единице объема реактора, обуславливая увеличение объема очистных сооружений и размера капитальных и эксплуатационных затрат на проведение очистки. Он обладает невысокой активностью и селективностью.

Известен также способ жидкофазного окисления сернистых соединений в присутствии сульфата железа в качестве катализатора [4]. Общим недостатком предлагаемого способа является ограничение области его применения только для разбавленных растворов, низкая эффективность и сложность отделения осадка катализатора (сульфида и гидроксида железа) после окислительного обезвреживания стока.

Наиболее близким к заявляемому является гомогенный катализатор на основе фталоцианина с катионными аммониометильными заместителями choln-PcM и pymn-PcM, получаемый хлорметилированием фталоцианина кобальта или фталоцианина железа α,α’-дихлорметиловым эфиром и последующим взаимодействием хлорметилзамещенного производного с 2 (диметиламино) этанолом или пиридином, соответственно [5].

Недостатком этого катализатора является дефицитность и высокая стоимость его каталитически активного компонента, сложность синтеза катализатора и его непрерывное расходование в процессе окисления сульфид-гидросульфидных соединений в стоках из-за его растворимости в водной среде.

      Цель изобретения — создание катализатора, исключающего его непрерывное расходование при окислении сульфида натрия в водной среде.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что в качестве катализатора для окисления сульфида натрия в водной среде используется углеводородный раствор каталитически активных компонентов — пространственно-замещенные стильбенхинон  (1) и/или дифенохинон (2), не растворимые в водной среде.

где R_1-4 – трет-бутил

Отличительным признаком предлагаемого катализатора от прототипа является его состав, а именно: использование углеводородного раствора каталитически активных компонентов катализатора, в качестве которых используются пространственно-замещенный стильбенхинон и/или дифенохинон в количестве от 1 до 25,0%масс, не растворимые в водной среде, а в качестве углеводородного растворителя катализатора используется бензиновая, керосиновая или дизельная фракции.

Указанный отличительный признак предлагаемого катализатора определяет его новизну и изобретательский уровень в сравнении с известными катализаторами, так как использование углеводородного раствора пространственно-замещенных стильбенхинона и/или дифенохинона в качестве катализатора окисления сульфид-гидросульфидных соединений в водной среде в литературе не описано и позволяет получить катализатор окисления сульфидных соединений с более длительным сроком эксплуатации, не загрязняющий окисляемые сточные воды катализатором — солями металлов переменной валентности.

Объемное соотношение углеводородного раствора катализатора к окисляемой водной среде с сульфидными соединениями равно 1/1÷10.

Предлагаемый катализатор, растворимый в углеводородной фазе, не растворяется в водной среде и полностью отделяется от окисленного стока при отстаивании. Продуктом окисления сульфидных соединений в водной среде в присутствии предлагаемого катализатора является тиосульфат.

Исследуемый катализатор получен и испытан в лабораторных условиях. Ниже приведены примеры и результаты проведенных экспериментов.

      Пример 1.

Определенный объем водного раствора сульфида натрия и углеводородной фракции помещают в обогреваемый стеклянный реактор периодического действия объемом 75 мл и нагревают до заданной температуры. Затем сюда же помещают определенную навеску катализатора — пространственно-замещенные стильбенхинон и/или дифенохинон и интенсивно перемешивают смесь на магнитной мешалке в атмосфере кислорода. Об активности катализаторов судят по изменению остаточного содержания сульфидной серы во времени потенциометрическим титрованием окисляемого водного раствора сульфида натрия по ГОСТ 22985-90. Условия проведения испытаний катализаторов: температура — 90^oC, время окисления — 60 мин, исходная концентрация сульфидной серы в окисляемом водном растворе сульфида натрия — 2,0 % мас.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что предлагаемые катализаторы — пространственно-замещенные стильбенхинон и/или дифенохинон, проявляют высокую активность в реакции окисления сульфидной серы при их содержании в углеводороде от 1 до 25%масс.

Установлено, что предпочтительным является объемное соотношение углеводородного раствора катализатора к окисляемому стоку, равное 1:(2-3). (табл.1, оп. 9).

Показано, что в качестве углеводородного растворителя катализатора могут быть использованы бензиновая, керосиновая или дизельная фракции.

Установлена возможность многократного использования предлагаемого катализатора (табл.1, оп.13) в процессе окисления водного раствора сульфида натрия, подтверждающая отсутствие его непрерывного расходования в процессе обезвреживания сточных вод.

 

*) катализатор от опыта № 9 после его 10-ти кратного повторного применения для окисления сульфида натрия.

 

Литература

 

1. Пат. 2089287 Российская Федерация, МКП7 B01J 23/78, B01J 23/86, B01D 53/78,B01J 23/86, В01J 101:64. Катализатор окисления сернистых соединений / Кочеткова Р.П., Кочетков А.Ю., Панфилова И.В., Коваленко Н.А., Боровский В.М., Куимов С.В., Бабиков А.Ф., Яскин В.П., Ан Е.Д., Глазырин В.В., Зайкова P.M., Семилетко С.В., Шапкин С.В., Тихонов Г.П., заявитель и патентообладатель Частное индивидуальное научно производственное предприятие ″Катализ″. — №95113808/04. — Заявл. 01.08.1995, опубл. 10.09.1997.
2. Пат. 2059428 Российская Федерация, МКП⁷ B01J 23/86, В01J 103:40, B01J 103:20. Катализатор окисления сернистых соединений / Кочеткова Р.П., Кочетков А.Ю., Коваленко Н.А., Боровский В.М., Куимов С.В., Глазырин В.В., Зайкова P.M., Бабиков А.Ф., Яскин В.П., заявитель и патентообладатель Частное индивидуальное научно-производственное предприятие «Катализ» . — № 93029900/04. — Заявл. 17.06.1993, опубл. 10.05.1996.
3. Пат. 2255805 Российская Федерация, МКП⁷ B01J 23/70, B01J 23/94, B01D 53/86. Гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических соединений на полимерном носителе/ Кочеткова Р.П., Кочетков А.Ю., Коваленко Н.А., патентообладатель Кочетков А.Ю. — № 2003105374/04. — Заявл. 25.02.2003, опубл. 10.07.2005.
4. Пат. 2 425 798 (Российская Федерация, МКП C01B 17/98 C01D 13/00. Способ жидкофазного окисления водного раствора гидросульфита натрия / Иванов Анатолий Михайлович, Агеева Екатерина Владимировна; Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курский государственный технический университет» (КурскГТУ). — № 2009144412/05, Заявл. 11.2009, опубл. 10.08.2011.
5. Пат. 2 381 066 (Российская Федерация, МКП B01J 23/745, B01J 23/75, C07D 487/22, C10G 27/10, C09B 47/00. Катализатор и способ окисления сульфида натрия / Ворожцов Г. Н, Егорова.О.Ю., Калия .О.Л, Лукьянец.Е.А. Патентообладатель(и): предприятие «Государственный научный центр «Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей» (ФГУП «ГНЦ «НИОПИК»). — № 2008141392/04, заявл. 21.10.2008, опубл. 10.02.2010.

 

Формула изобретения:    

Катализатор жидкофазного окисления сульфида натрия в водной среде, представляющий собой углеводородный раствор пространственно-замещенных стильбенхинона (1) и/или дифенохинона (2) при объемном соотношении углеводородного раствора катализатора к окисляемой водной среде с сульфидными соединениями предпочтительно 1:(2-3), где в качестве углеводородного растворителя используется бензиновая и/или керосиновая и/или дизельная фракции,

где R_1-4 – трет-бутил, при следующем содержании компонентов, масс.%:

пространственно-замещенные стильбенхинон и/или дифенохинон: 1÷25,0; углеводородный растворитель — остальное