catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2015-1-64-69catal-266Research ArticleОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫDOMESTIC CATALYSTВанадийоксидные катализаторы на основе структурированных микроволокнистых носителей для селективного окисления сероводородаThe vanadium oxide catalysts on the base of the structured micro-fibrous support for selective oxidation of H2SМикенинП. Е.MikeninP. E.mikenin@catalysis.ruЦырульниковП. Г.TsyrulnikovP. G.tsyr@ihcp.oscsbras.ruКотолевичЮ. С.KotolevichJ. S.Julia.Kotolevich@gmail.comЗагоруйкоА. Н.ZagoruikoA. N.zagor@catalysis.ruИнститут катализа им. Г.К Борескова СО РАН, г. НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут проблем переработки углеводородов СО РАН, г. ОмскРоссияInstitute of Hydrocarbon Processing, SB RASRussian Federation201522012016016469Copyright © LLC "KALVIS", 20152015LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/266

Исследованы катализаторы для селективного окисления сероводорода в серу на основе оксида ванадия(V), нанесенного на непористый стекловолокнистый носитель с поверхностным слоем пористого вторичного носителя (SiO2). Катализаторы синтезированы методом импульсного поверхностного термосинтеза. Показано, что такие катализаторы характеризуются высокой активностью и приемлемой селективностью в практически важной температурной области ниже 200 °С. В частности, при температуре 175 °С и скорости подачи реакционной смеси 1 см3/(гкат·с) стекловолокнистый катализатор, содержащий 10,3 мас.% ванадия, обеспечивает полное превращение H2S с выходом серы 67 %, что как минимум в 1,35 раза превышает аналогичный показатель для традиционного железооксидного катализатора. При этом применение структурированного стеклотканного носителя позволяет эффективно минимизировать диффузионные торможения, а также существенно упростить масштабирование процессов на основе таких катализаторов. Описанные катализаторы могут быть применены для доочистки хвостовых газов установок Клауса, а также в других процессах, основанных на селективном окислении H2S.

The work is dedicated to the investigation of the catalysts for selective oxidation of H2S into sulfur on the base of vanadium pentoxide supported on non-porous glass-fiber support with additional surface layer of porous secondary support (SiO2), synthesized by means of impulse surface thermo-synthesis. Such catalysts are characterized with high activity and appropriate selectivity in the practically important temperature region below 200 °C. In particular, at 175 °C and reaction mixture loading of 1 cm3/(gcat·s) the glass-fiber catalyst sample, containing 10,3 % mass of vanadium, provides the complete conversion of H2S with 67 % sulfur yield, which is at least by 35 % higher than that for conventional iron oxide catalyst. Application of the structured micro-fibrous support gives the way to effectively minimize the diffusion limitations and to significantly simplify the scale-up of the processes based on these catalysts. The described catalysts may be applied for the cleanup of tail gases from Claus units and in other processes, based on selective oxidation of H2S.

сероводородокислениесераоксид ванадия (V)стекловолокнаhydrogen sulfideoxidationsulfurvanadiaglass fibersReferencesГрунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия, 1992.Грунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия, 1992.Piéplu A., Saur O., Lavalley J-C., Legendre O., Nédez C. // Catal. Reviews. 1998, Vol. 40, P. 409.Piéplu A., Saur O., Lavalley J-C., Legendre O., Nédez C. // Catal. Reviews. 1998, Vol. 40, P. 409.Загоруйко А.Н., Шинкарев В.В., Ванаг С.В., Бухтиярова Г.А. // Катализ в промышленности. 2008. № 5. С. 52.Загоруйко А.Н., Шинкарев В.В., Ванаг С.В., Бухтиярова Г.А. // Катализ в промышленности. 2008. № 5. С. 52.Wieckowska J. // Catal. Today. 1995, Vol. 24, P. 405.Wieckowska J. // Catal. Today. 1995, Vol. 24, P. 405.Lagas J.A., Borsboom J., Heijkoop G. // Hydrocarbon Proc. 1989, April, P. 40.Lagas J.A., Borsboom J., Heijkoop G. // Hydrocarbon Proc. 1989, April, P. 40.Van Nisselrooy P.F.M.T., Lagas J.A. // Catal. Today. 1993, Vol. 16, P. 263.Van Nisselrooy P.F.M.T., Lagas J.A. // Catal. Today. 1993, Vol. 16, P. 263.Zagoruiko A.N., Mokrinskii V.V., Chumakova N.A., Bukhtiarova G.A., Vanag S.V., Borisova T.V., Isaeva G.G., Tsyrulnikov P.G., Smolikov M.D., Kozorog B.G. Selective catalytic oxidation of hydrogen sulfide for cleanup of Claus tail gases: startup of industrial installation at Omsk Refinery // In: Proc. of Int. conf. «Chemreactor-17», Athens, Greece, May 2006, P. 600.Zagoruiko A.N., Mokrinskii V.V., Chumakova N.A., Bukhtiarova G.A., Vanag S.V., Borisova T.V., Isaeva G.G., Tsyrulnikov P.G., Smolikov M.D., Kozorog B.G. Selective catalytic oxidation of hydrogen sulfide for cleanup of Claus tail gases: startup of industrial installation at Omsk Refinery // In: Proc. of Int. conf. «Chemreactor-17», Athens, Greece, May 2006, P. 600.Shinkarev V.V., Glushenkov A.M., Kuvshinov D.G., Kuvshinov G.G. // Appl. Catal. B: Env. 2009, Vol. 85, P. 180.Shinkarev V.V., Glushenkov A.M., Kuvshinov D.G., Kuvshinov G.G. // Appl. Catal. B: Env. 2009, Vol. 85, P. 180.Mapшнева В.И., Мокринский В.В. // Кинетика и ка¬тализ. 1988, Т. 29, С. 989.Mapшнева В.И., Мокринский В.В. // Кинетика и ка¬тализ. 1988, Т. 29, С. 989.Davydov А.А., Marshneva V.I., Shepotko М.L. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 244. P. 93.Davydov А.А., Marshneva V.I., Shepotko М.L. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 244. P. 93.Kalinkin P., Kovalenko O., Lapina O. et al. // J. of Mol. Catal. A: Chem. 2002, Vol. 178, P. 173.Kalinkin P., Kovalenko O., Lapina O. et al. // J. of Mol. Catal. A: Chem. 2002, Vol. 178, P. 173.León M., Jiménez-Jiménez J., Jiménez-López A., Rodríguez-Castellón E., Soriano D., López Nieto J.M. // Solid State Sci. 2010, Vol. 2, P. 996.León M., Jiménez-Jiménez J., Jiménez-López A., Rodríguez-Castellón E., Soriano D., López Nieto J.M. // Solid State Sci. 2010, Vol. 2, P. 996.Barba D., Palma V., Ciambelli P. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013, Vol. 38, P. 328.Barba D., Palma V., Ciambelli P. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013, Vol. 38, P. 328.Soriano M.D., Lopez Nieto J.M., Ivars F., Concepcion P., Rodriguez-Castellon E. // Catal. Today. 2012, Vol. 192, P. 28.Soriano M.D., Lopez Nieto J.M., Ivars F., Concepcion P., Rodriguez-Castellon E. // Catal. Today. 2012, Vol. 192, P. 28.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S.V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. // Catal. Today. 2010, Vol. 151, P. 195.Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S.V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. // Catal. Today. 2010, Vol. 151, P. 195.Загоруйко А.Н., Бальжинимаев Б.С. // Химическая промышленность сегодня. 2011. № 2. С. 5.Загоруйко А.Н., Бальжинимаев Б.С. // Химическая промышленность сегодня. 2011. № 2. С. 5.Zagoruiko A.N., Shinkarev V.V., Simonova L.G. Vanadia/glass-fiber catalyst for hydrogen sulfide selective oxidation to sulfur by oxygen. // Proc. 3-rd Intern. conf. «Catalysis: Fundamentals and Application». Novosibirsk, Russia. July 4-8. 2007, Vol. 2, P. 580.Zagoruiko A.N., Shinkarev V.V., Simonova L.G. Vanadia/glass-fiber catalyst for hydrogen sulfide selective oxidation to sulfur by oxygen. // Proc. 3-rd Intern. conf. «Catalysis: Fundamentals and Application». Novosibirsk, Russia. July 4-8. 2007, Vol. 2, P. 580.Шинкарев В.В., Загоруйко А.Н., Цырульников П.Г., Афонасенко Т.Н., Симонова Л.Г., Кувшинов Г.Г. Катализаторы селективного окисления сероводорода на основе микроволокнистых носителей // Материалы Всероссийской научной молодежной школы-конференции «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии», Омск, 19–23 мая 2008. C. 251.Шинкарев В.В., Загоруйко А.Н., Цырульников П.Г., Афонасенко Т.Н., Симонова Л.Г., Кувшинов Г.Г. Катализаторы селективного окисления сероводорода на основе микроволокнистых носителей // Материалы Всероссийской научной молодежной школы-конференции «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии», Омск, 19–23 мая 2008. C. 251.Котолевич Ю.С., Супрун Е.А., Шарафутдинов М.Р., Цырульников П.Г., Саланов А.Н., Гончаров В.Б. // Известия Высших учебных заведений. Физика. 2011. Т. 54. № 12 (2). С. 48.Котолевич Ю.С., Супрун Е.А., Шарафутдинов М.Р., Цырульников П.Г., Саланов А.Н., Гончаров В.Б. // Известия Высших учебных заведений. Физика. 2011. Т. 54. № 12 (2). С. 48.Park N.-K., Han D.C., Lee T.J., Ryu S.O. // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 288.Park N.-K., Han D.C., Lee T.J., Ryu S.O. // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 288.Ванаг С.В. Процессы окисления SO2 в SO3 с использованием стекловолокнистых Pt-содержащих катализаторов и их аппаратурное оформление: Автореф. дис. канд. техн. наук. Томск, 2012.Ванаг С.В. Процессы окисления SO2 в SO3 с использованием стекловолокнистых Pt-содержащих катализаторов и их аппаратурное оформление: Автореф. дис. канд. техн. наук. Томск, 2012.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А., Бальжинимаев Б.С. Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций. Патент РФ на полезную модель № 101652, 2010.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А., Бальжинимаев Б.С. Каталитический блок и каталитическая система для осуществления гетерогенно-каталитических реакций. Патент РФ на полезную модель № 101652, 2010.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А. Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций. Патент РФ на полезную модель № 145037, 2014.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А. Каталитический картридж для осуществления гетерогенных каталитических реакций. Патент РФ на полезную модель № 145037, 2014.Lopatin S.A., Zagoruiko A.N. // Chem. Eng. J. 2014. Vol. 238. P. 31.Lopatin S.A., Zagoruiko A.N. // Chem. Eng. J. 2014. Vol. 238. P. 31.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А., Бальжинимаев Б.С., Гильмутдинов Н.Р., Сибагатуллин Г.Г., Погребцов В.П., Назмиева И.Ф. // Катализ в промышленности. 2010. № 2. С. 28.Загоруйко А.Н., Лопатин С.А., Бальжинимаев Б.С., Гильмутдинов Н.Р., Сибагатуллин Г.Г., Погребцов В.П., Назмиева И.Ф. // Катализ в промышленности. 2010. № 2. С. 28.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.