ХЕМОСОРБЦИОННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДА ЦИНКА В ПРОЦЕССЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОПИЛМЕРКАПТАНА
Аннотация
В работе исследованы адсорбционные и каталитические свойства оксида цинка, проявляемые им в процессе десульфирования пропилмеркаптана. Показано, что оксид цинка, полученный по аммиачно-карбонатной технологии, имеет удельную площадь поверхности 40,34 м2/г. Изотермы адсорбции-десорбции азота относятся к IV типу по классификации ИЮПАК, что характерно для мезопористых материалов. Расчет распределения пор по размерам показывает, что в ZnO присутствуют поры диаметром от 2 до 40 нм. Приведена характеристика хемосорбционно-каталитической активности оксида цинка. Установлено, что в процессе каталитического восстановления C3H7SH водородом протекают процессы образования и поглощения H2S с образованием сульфида цинка. При этом в зависимости от времени эксплуатации происходит постепенное снижение среднего размера кристаллитов фазы ZnO и увеличение размера кристаллитов фазы сульфида цинка. Исследование каталитической активности в реакции гидрирования пропилмеркаптана водородом исследовано в течение полного цикла эксплуатации ZnO при температурах 350 и 400 °С на установке проточного типа. Выявлены стадии процесса взаимодействия компонентов газовой смеси (пропилмеркаптана и сероводорода) с оксидом цинка. Показано, что в начальный период работы ZnO происходит интенсивное поглощение сероводорода с образованием фазы сульфида цинка. Появление сероводорода на выходе из каталитического реактора фиксируется через 100-200 мин эксплуатации. Второй этап характеризуется быстрым ростом концентрации сероводорода на выходе из каталитического реактора с одновременным снижением концентрации пропилмеркаптана. Третья стадия наступает после 450-550 мин эксплуатации и характеризуется постоянством состава газовой смеси на выходе из реактора.
Для цитирования:
Верес К.А., Ильин А.А., Усов В.В., Сейоум М.Б., Смирнов Н.Н. Хемосорбционно-каталитические свойства оксида цинка в процессе восстановления пропилмеркаптана. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 5. С. 96-101. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6792.
Литература
Rakhmatova G.B., Allaberdiev I.I. Catalytic methods of gas purification from acidic components. Mezhdunar. Akad. Vestn. 2019. N 1(33). P. 94-95 (in Russian).
Korotkov, V.G., Astashchenko A.A. Methods for purification of natural gas from sulfur. Coll. of absracts All-Russian Scientific and Practical Conference University Science: Solutions and Innovations. Orenburg: Orenburg. gos. Univ. 2018. P. 172-177 (in Russian).
Sedov I.V., Makaryan I.A., Berzigiyarov P.K., Ma-gomedova M.V., Maksimov A.L. Development of tech-nologies for increasing the efficiency of deep processing of natural gas. Zhurn. Prikl. Khim. 2018. V. 91. N 12. P. 1693-1707 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070427218120030.
Denisova K.O., Ilyin A.A., Veres K.A., Ilyin A.P. Properties of an adsorbent based on zinc oxide for the absorp-tion of hydrogen sulfide. Zhurn. Prikl. Khim. 2022. V. 95. N 1. P. 114-118 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070427222010141.
Ilyin A.A., Veres K.A., Ivanova T.V., Seyoum M.B., Ilyin A.P. Synthesis of a catalyst for low-temperature conversion of carbon monoxide in the production of ammonia. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 91-97 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6503.
Kagramanov Yu. A., Ryzhkov A.F., Osipov P.V., Tuponogov V.G. Investigation of the stability of a sorbent based on zinc oxide. Coll. of abstracts Seventh Russian National Conference on Heat Transfer. Moscow. 2018. P. 394 - 397 (in Russian).
Kagramanov Yu. A., Tuponogov V. G. Ryzhkov A.F. Development of a system for deep desulfurization of synthesis gases. Vestn. YuUrGU. Ser. Energetika. 2016. V. 16. N 4. P. 5–11 (in Russian).
Krylov O.V. Heterogeneous catalysis. M.: ITC «Academkniga». 2004. 679 p. (in Russian).
Vasiliev Yu.V., Platonov O.I. Comparative evaluation of the activity of catalysts in the Claus process. Coll. of abstracts III All-Russian scientific conference with interna-tional participation. V. 2. Ivanovo. 2018. P. 67-68. (in Russian).
Afanasiev S.V., Sadovnikov A.A., Gartman V.L., Obysov A.V., Dulnev A.V. Industrial catalysis in gas chemis-try. Samara: ANO «Izd-vo SNC». 2018. 160 p. (in Rus-sian).
Prokofiev V.Yu., Razgovorov P.B., Ilyin A.P. Fundamentals of physical and chemical mechanics of extrusion catalysts and sorbents. M.: «KRASAND». 2013. 320 p. (in Russian).
Prokofiev V.Yu., Ilyin A.P., Basova T.V. Study of the early stages of preparation of a chemisorbent based on zinc oxide. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2006. V. 49. N 4. P. 90-95 (in Russian).
Dobrydnev S.V., Molodtsova M.Yu., Solomatina Yu.A. Influence of the ratio of ammonia and ammonium bicarbonate on the synthesis of basic zinc carbonate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2014. V. 57. N 1. P. 123-125 (in Russian).
Katsman E.A., Prokofiev V.Yu., Gordina N.E., Afanasyeva E.Е. Theory and practice of heterogeneous catalysts and adsorbents. M.: LENAND. 2020. 584 p. (in Russian).
Prokofyev, V.Y., Kulpina Y.N., Gordina N.E. Preparation of aluzinc sorbent using ultrasonic influences. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2015. V. 58. N 11. P. 50 – 53 (in Russian).
Ogurtsov K.N., Suzdal’tsev S.Yu., Gdalev A.V. Micro-wave-Assisted Synthesis of Zinc Oxide Nanostructures. Nanotechnol. in Russia. 2015. N 11. P. 320 – 325.
Kasumov M.M. Synthesis of Zinc Oxide Nanostructures Catalytically Active in the Optical Range without Irradiation. Techn. Phys. 2012. N 9. P. 1304 – 1306. DOI: 10.1134/S1063784212090137.
Xiao Han, Jonathan Harris, Lidija Siller. Synthesis of porous zinc-based/zinc oxide composites via sol–gel and ambient pressure drying routes. J. Mater. Sci. 2017. N 10. P. 8170 – 8179. DOI: 10.1007/s10853-018-2138-2.
Raimar Sadegh-Vaziri, Matthaus U. Babler. Removal of Hydrogen Sulfide with Metal Oxides in Packed Bed Reactors – A Review from a Modeling Perspective with Practical Implications. Appl. Sci. 2019. N 9. P. 5316 – 5339. DOI: 10.3390/app9245316.
Christian Frilund, Pekka Simell, Noora Kaisalo, Esa Kurkela, Mari-Leena Koskinen-Soivi. Desulfurization of Biomass Syngas Using ZnO-Based Adsorbents: Long-Term Hydrogen Sulfide Breakthrough Experiments. En-ergy Fuels. 2020. V. 34. N 3. P. 3316 – 3325. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b04276.
