preparacion de un catalizador para la reaccion de claus preparation

M. HERNANDEZ LUNA
E. BARZANA
A. LOPEZ MUNGUIA
S. RODRIGUEZ
Facultad de Química
Universidad Nacional Autónoma de México
México 20, D. F.
MEXICO
PREPARACION DE UN
CATALIZADOR PARA
LA REACCION DE CLAUS
PREPARATION OF A
CATALYST FOR
CLAUS REACTION
Se describe la secuencia de etapas 1/evadas a cabo en el labora forjo, para
preparar un catalizador a base de alómina, para ser empleado en la reacción
de Claus. Se parte como materia prima del trihidróxido de alum/fio (gibsita), el cual se impregna con una solución de nitrato férrico, de tal forma
de obtener el 2.5 % en peso de Fe 203. A continuacién la alómina
impregnada se calcina a 420°C durante 30 minutos controlando la
velocidad de calentamiento para lograr la obtención de la 7-alómina con
una area superficial de 300-320 m2Ig y con microporos de un radio
promedio de 25 A. Posteriormente se somete el catalizador a un proceso
de pep tización, mediante el empleo de soluciones diluidas de ácido nitrico,
permitiendo Ilevar la reacción a una temperatura de 120°C, con lo cual se
obtiene un sólido con una resistencia mecanica considerable.
El establecimiento de las condiciones de operación de la impregnacién se
hizo en base a los resultados obtenidos de las pruebas de actividad del
catalizador, en un reactor de flub() continuo tubular. La conversión de
reactivos se determin6 evaluando ia composición del H2 S y el SO2 a la
sai/da del reactor mediante cromatcgrafía de gases, empleando un detector
de diferencia de densidades. Las condiciones para la calcinación se
determinaron mediante la evaluación del área superficial, con ayuda de un
B.E.T. estático y la identificación de la -ahimina mediante rayos X. Por
medio de microscop fa electrónica de barrido se cuenta con informacién de
Ia distribución del Fe sobre la aid' mina. La dureza del catalizador fué
medida con la ayuda de una columna gfluidizadal, en donde se hace fluir
aire a alta velocidad a través de los granos durante 30 minutos.
La actividad del catalizador preparado se comparo con muestras de
productos comerciales porocel y alúmina Kayser: mostró una actividad del
orden de 3 veces superior a la bauxite, y practicamente la misma actividad
que la alómina Kayser, en términos de H2 S convertido.
78
1. INTRODUCCION
Existen varios métodos para recuperar azufre a partir de gases
naturales amargos y gases de refiner fa. Uno de los más importantes
es el proceso catalítico de Claus, comercializado por primera vez por
C. F. Claus en 1883 (I). Este proceso consistia en oxidar ácido
sulfhfdrico con aire sobre bauxite o mineral de hierro como
catalizadores en un solo reactor, lográndose bajas conversiones y
quemando el gas sulfhídrico no reaccionado por producir diáxido de
azufre arrojado a la atmósfera (2). Un avance significativo al proceso
fue realizado por la I. G. Farben Industrie en 1937, al oxidar una
tercera parte del H 2 S a SO2 en un horno a 500-550 °C, y haciendo
reaccionar posteriormente con las 2/3 partes del H2S restante el SO2
sobre bauxite en un convertidor catalítico entre 350°C y 400°C. A
partir de este proceso se han hecho modificaciones principalmente
en los volúmenes de gas por tratar y en el establecimiento de las
concentraciones de alimentacián de H2S y SO2, obedeciendo a los
reglamentos sobre contaminación ambiental. La presencia de
hidrocarburos en la alimentacién puede dar lugar a especies de
carb6n que se depositan en la superfície del catalizador, disminuyendo su actividad (3). Para evitar este efecto, en un horno a alta
temperatura se convierten los hidrocarburos casi en su totalidad en
sulfuro de carbonilo, el cual junto con el ácido sulfhfdrico se oxidan
en un convertidor catalítico: la bauxita como catalizador promueve
satisfactoriamente ambas reacciones (4).
En los últimos anos se han desarrollado algunos métodos tendientes
a limpiar de contaminantes los gases de salida de las unidades Claus
antes de ser arrojados a la atmósfera. Tal es el caso del proceso SCOT
(Shell Claus off-gas treating) (5), constituido de un paso de
reduccián a la salda de la unidad Claus, en el cual todos los
compuestos de azufre son reducidos a ácido sulfhídrico y una etapa
de absorción, en donde el H2S se recircula a la unidad Claus.
El proceso BSRP (Beavon Sulfur Removal Process), lo constituye
una primera etapa de reducción y en el segundo paso se emplea una
solución de Na2C0 3 que reacciona con el H2S para formar
hidrosulfuro de sodio, el cual se oxida a azufre por la presencia del
vanadato de sodio; el vanadio se regenera a su estado pentavalente
con aire y en presencia de disulfato de sodio antraquinona como
catalizador (6). En el proceso IFP (Instituto Francés del Petróleo),
los gases provenientes de la unidad Claus son alimentados a un
reactor en fase líquida que contiene un catalizador homogéneo (3),
que opera a una temperatura superior a la de fusión del azufre,
permitiendo que este sea recuperado por decantación. Se cuenta en
la actualidad de una revisión exhaustive de estos procesos (7).
Numerosas proposiciones se han hecho para catalizar la reaccién de
Claus, las cuales incluyen alúmina, bauxita, carbén activado, gel de
silicatos de aluminio y fierro, sulfuros de metales, compuestos
alcalinos y cobalto-molibdeno (4). De éstos, la bauxita y la alúmina
parecen ser los más importantes, pues combinan bajo costo,
durabilidad y alta actividad. En el proceso Claus, la bauxita l lega a
tener períodos de empleo mayores a los dos anos sin necesidad de ser
cambiada (8) y (9). Algunos autores recomiendan el uso de bauxita
con alto contenido en óxido de fierro, mayores al 20 (2), (10),
(9); otros por el contrario, sugieren el uso de bauxite con bajo
contenido de óxido ferric°, en un intervalo de 5 a 15 (11), (12).
2. MECANISMOS DE REACCION PROPUESTOS
La reacci6n de Claus, considerablemente rápida, con una conversión
de equilibrio cercana a la unidad, no exigió en algún momento la
necesidad de estudios profundos del comportamiento del catalizador. En 1943, J. K. Chowdhury y R. M. Datta (13) estudiaron
varios sólidos como adsorbentes de ácido sulfhídrico, siendo el
formado por una mezcla alúmina-Óxido fénico el más activo, al
obtenerse por precipitación simultánea y calcinarse a 240°C durante
hora y media, conteniendo 6.86 % en peso de agua y 25.11 en peso
de alúmina. B. W. Gamson (4) concluye que el establecimiento de un
mecanismo para la reacción de Claus es un problema complejo,
debido al número de especies de azufre presentes y a la existencia de
reacciones competitivas. Concluye sin embargo que ésta ocurra por
un mecanismo de radicales libras al igual que otras oxidaciones. S. E.
Khalafalla y L. A. Hass (14) estudiaron la reducción de dióxido de
azufre con monóxido de carbono en muestras de alúmina, óxido
fénico y una mezcla de ambos, siendo ésta última la de mayor
activklad y presentando un valor máximo con 41% de fierro. En un
estudio posterior (15), se observ6 que esta reducción se Ileva en base
a la adsorción del dióxido de azufre en la superticie del catalizador.
Se puede concluir de los trabajos de Chowdhury y Khalafalla, que
los catalizadores constituídos por una mezcla de alúmina-óxido
férrico adsorben fuertemente al ácido sulfhídrico y al diáxido de
azufre, pudiéndose por tanto, asignar un carácter bifuncional a este
cata I izador.
El mecanismo de la adsorción de dióxido de azufre en alúmina ha
sido estudiado por S. E. Khalafalla y colaboradores (15) en base a la
estructura cristalina de la gama alúmina. Durante el proceso de
deshidratación de la gibsita es sabido se forman sitios con carácter
ácido de tipo Lewis y de tipo Bronsted; sobre éstos últimos se
quimisorbe el di6xido de azufre cuya configuraci6n electrónica le
confiere propiedades electrotílicas, identificándolo como un ácido
fuerte de Lewis. I. G. Della Lana y colaboradores (16) estudiaron la
adsorci6n y reacciones superficiales de ácido sulfhídrico y dióxido
de azufre en muestras de gama alúmina con áreas superficiales entre
50 y 100 m2/g, empleando espectroscopía en infrarrojo en base a la
relación que establece J. B. Peri (17) de la presencia de ties bandas
de frecuencia, en la alúmina, con grupos hidroxilos diferentes en
número y orientaci6n respecto a los iones vecinos (0-2) y (Al+ 3 ) .
Cuando el H2S es adsorbido, desaparece la banda de mayor
intensidad y surge un nuevo producto de puentes de hidrógenu entre
el H2 S y grupos hidroxilos de alta frecuencia. Al pasar una corriente
de SO2 sobre el H2S adsorbido, aparece entonces una banda
correspondiente a la frecuencia de vibraci6n del agua, product° de la
reacci6n de Claus. Durante la adsorci6n de SO2, desaparece también
la banda de alta frecuencia y surge otra atribuible a la formaci6n de
un puente de hidr6geno, y cuando el sistema es calentado arriba de
400°C una vez adsorbido el SO2, se detecta una serie compleja de
bandas y la reaparición de la banda original. De lo anterior I. G.
Della Lana y colaboradores (18) sugieren, dada la adsorción física de
ambos reactivos, que el papel del catalizador es colocar a los
reactivos juntos en una orientacibn adecuada y que la presencia de
moléculas de SO2 quimisorbidos puede constituir un intermediario
en la reacción de Claus. Cabe whaler que en estos trabajos, no ha
sido abordado el efecto del fierro como promotor de la reacci6n de
Claus, aspecto que completaria el modelo del mecanismo. Sin
embargo se puede establecer la similitud entre la reacción de
reduccián de dióxido de azufre mediante monoxido de carbono en
presencia de un catalizador alúmina-fierro, con la reacción de Claus,
ya que se cuenta con un mecanismo bien establecido en el que se
aprecia claramente la intervenci6n del Fe (19), al formarse FeS,
FeS 2 jugando un papel determinante en la reacción. Es probable, por
lo tanto, la formaci6n de sulfuros de fierro en la ream& de Claus al
emplearse un catalizador alúmina-fierro, lo que permitiría precisar el
carácter bifuncional del mismo.
3. METODO DE PREPARACION DEL CATALIZADOR
3.1. TRATAMIENTO TERM/CO DE LA ALUMINA
La materia prima empleada es un trihidróxido de aluminio, Alcoa,
con las seguientes especificaciones
Al203
SiO 2
Fe2 03
Na2 0
pérdida por calcinaci6n
% en peso
65.0
0.01
0.01 — 0.02
0.2 — 0.3
34.5
Distribución granulométrica: 50% abajo de 50
Densidad :
2.4 g/c.c.
La cual al ser sometida a on tratamiento térmico, se le modifica su
estructura cristalina, dando lugar a cambios en dos aspectos de
particular importancia : Area superficial y actividad química. Russel
(20) obtiene resultados sobre la variaci6n del área superficial
dependiendo de la velocidad de calentamiento, el tiempo de
calentamiento y la atmósfera bajo la cual se Ileva a cabo; el área
obtenida a una velocidad constante de 5°C/min. es muy parecida a la
obtenida mediante un calentamiento rápido; la deshidratación
completa es muy lenta, se pierde un 29 % en peso durante la primera
hora y tan solo se liege a on 33% durante las siguientes 150 hrs.
Otros investigadores muestran resultados similares. La Lande (21)
concluye que la temperatura es más importante que el tiempo de
activación; obtuvo un área de 289 m2/g para bauxita con 85 % de
gibsita a 340 °C durante media hora de calentamiento. Russel (22)
obtuvo 304 m2/g por una hora a 400°C y 258 m2/g por 5 min. a
400°C. En relación a la actividad química, dependiendo de las
condiciones de preparaci6n, podrán estar presentes otros componentes en la superficie de la alúmina; tal es el caso del Na20, cuya
presencia hace decrecer su actividad catalítica en la deshidratación
de propanol (23). Rubinshtein (24) encontr6 que la adsorción de
hidr6geno en alúmina es debida a la reducci6n de las trazas de
Fe2 03 presentes en la alúmina; la presencia de sulfatos en otros
aniones generalmente incrementan la naturaleza ácida de la alúmina.
Condiciones de operación — Las muestras— malla 250— inicialmente
secadas durante 5 hrs. a 120 °C, se sometieron a una velocidad de
calentamiento de 5°C/min. y un tiempo de activación de media
hora; las áreas superficiales obtenidas a diferentes temperaturas se
encuentran en la figura 1. Las muestras que fueron activadas durante
30 minutos mediante un calentamiento brusco, es decir introduciendo la muestra en el horno a la temperatura deseada, presentan las
áreas indicadas en la figura 2. No se observó una diferencia
considerable entre el área obtenida con un tiempo de activaci6n de 1
hr. y. con 16 hrs.; sin embargo, al calcinar a 450°C durante 5
minutos, se obtuvieron alúminas de 40 m2/g. También a 450 °C
79
proporción en las muestras activadas tanto a menor como a mayor
temperatura. No se encontr6 X-alúmina en ninguna de las muestras.
AREA.Zgr
400
3.2 IMPREGNACION
300
Las mezclas de alúmina y Fe proporcionao un catalizador eficiente
para la reducción del SO2 (27), y en especial cuando Fe está
impregnado en alúmina exhibe mejores resultados, siendo una
pequeha cantidad de Fe la que ayuda a formar la especie activa (28).
La experimentación Ilevada a cabo consisti6 de los siguientes
métodos, mediante el empleo de soluciones de FeCI3. 6H20 grado
reactivo
200
100
100
200
300
Iry act i code)
4-00
TEMPERATURA: '0
Fig. 1
Gráfica comparativa de los valores obtenidos de Area Vs.
Temperatura para el tratamiento de activación: Vel. 5 °C min. Tpo,
act. 30 min.
a)
Impregnación con agitación mecánica.
b) Impregnación por pasos sucesivos de la solución a través de un
lecho fijo de alúmina.
C) Impregnación al vacío.
Se varió la concentración de la solución conteniendo el Fe, el tiempo
de impregnación y algunos casos se utilizó alúmina calcinada de
450°C.
En la table 1, se encuentran los resultados de la impregnación,,en
términos de
en peso de Fe contenido en la alúmina.
ME,
X0
Tabla 1
Resultados de la impregnación
203
Peao de ta mucataa; 50 g. de gabatta.
Votaonen de ta aotacibn de FeCtg: 100 mt.
Concentaacan de ta hotuaLón, 5.0%
100
Agitarión
Paso de ta aotorión
Meanica
eoble taalfsnina.
t.miA.O Fe
300
400
TDPERATuRA
10
20
20
t.onn.I
1.14
1.24
10
20
20
7.55
Fe
agitoci0n
vacto.
t.min.
1.10
10
20
30
0.91
1.12
1 Fe
1.40
1.78
1.80
Fig. 2
Gráfica comparativa de los valores de Area obtenidos Vs.
Agiteeión Meant=
Temperatura para el tratamiento de 1/2 hora de activación.
Tampa de contartn
Concent4aci5n de ta
3 hana4
durante 30 minutos, se calcinaron muestras con un tamario de
partícula de 8-10 mallas obteniéndose areas de 320 m2/g. Las áreas
superficiales fueron determinadas en un B.E.T. estático.
En relación a la distribución del tamer) de los poros de las muestras
activadas, no se encontraron diferencias notables entre ellas,
Las curvas de
presentando el radio más frecuente entre 22 y 25
histéresis correspondientes a la edsorción de nitrégeno sobre las
muestras, son características de poros tipo einterop o de placas
A.
abiertas, de acuerdo a De Boer (25); resultados coincidentes con los
obtenidos por Lippens (26). Cabe hacer notar que todas las muestras
presentan la misma forma y tamer's° de poro, lo cual nos indica que
el aumento del area específica con la temperatura es debido a la
formación de una mayor cantidad de poros y el decremento
posterior se presenta cuando estos poros comienzan a modificarse
dando origen a otra forma de alúmina.
Los diagramas obtenidos del análisis de rayos X senalan que el
trihidróxido de aluminio se descompone totalmente en bohemita, la
cual se encuentra presente en todas las muestras calcinadas. Se
encuentra la 7-alúmina en las muestras de mayor área y en menor
80
4otitc45n, 151
Altmann eateinada, item°
de contacto 30 rrtót,ptevio
ConcentAacihn
1Fe
SFe
de la 4otuci5n,1
Concentaar-ihn
1 Fe
de tea aotaact64
5
2.3
60
10
2.7
30
15
3.5
3.4
2.3
5
10
0.99
1.92
TempenatuAa de aecado,9 1°C duaante 1 ha.
Temenatana de calcinación, 450°C, dmante 1 holm.
De estos resultados puede apreciarse que el tiempo de contacto y la
concentración de la solución son factores importantes. El paso de la
solucián sobre la alúmina no presenta ventaja alguna y el efecto del
vacío previo a la agitaci6n juega un papel secundario en la
impregnación
Otto método de impregnación consisti6 en adicionar a la alúmina la
cantidad precisa de ión tétrico para obtener la relación deseada de
Fe/Al203. Esto se logró mediante la adición de una solución de alta
concentración, de tal forma de evitar la operacián de filtrado y pasar
directamente el secado del lodo. Cabe sealer que este método
permite, en principio, el Ilenado de los poros de la alúmina por la
solución.
Con el objeto de contar con informaci6n sobre la distribución del
fierro sobre la alúmina, se tomaron microfotografías obtenidas del
microscopio electrónico de barrido. Para la muestra preparada por el
método de Ilenado de poros, se aprecia aparentemente una
impregnación defectuosa, debido probablemente a las condiciones de
precipitación del Fe. Sin embargo, en la misma muestra ya calcinada,
se observa un reacomodo y uniformidad de los cristales.
y N2 : 80.5 %; las relaciones masa de catalizador, a gasto molar en
H 2 S, W/F, se hicieron variar de 90 a 360 gr-hr/gr ml. Se oper6 a
300 °C y una presión de 590 mm Hg, cargando al reactor muestras
de 10 gr de catalizador, con un tamaiio de partículas de 14-20
mallas.
Tabla 2
Catalizadores empleadós
Muostna
3.3. COMPACTACION
Kayeet S-201
Paoducto4
Faucet, Guayana RASE Gliade Calcined Bauxite r ComenciAte4
Se han propuesto diferentes métodos para lograr la compactación de
la gibsita, basados fundamentalmente en la aglomeración gradual de
partículas húmedas (29,30), y también mediante la peptizaci6n por
medio de ácido nítrico (31). Partiendo de las condiciones de
peptizaci6n propuesta por 0 lechowska se lograron determinar
condiciones satisfactorias para aglomerar la gibsita Alcoa que se
utiliza como materia prima: a 50 gr. de gibsita con un tamaiio de
partícula de 325 malla se le calcina a 450°C durante 45 min. se deja
enfriar a temperatura ambiente y se le agregan 37 ml. de agua y 2.3
ml. de una solución de ácido nítrico al 2 %. Se mezcla la pasta y en
un recipiente cerrado se I leva a cabo la peptización a 110°C durante
18 horas. Cabe sefialar que con tiempos más largos de peptización no
se obtuvieron sólidos con dureza considerablemente mayor,
AlConina activada
Condiciane6 de tmplegnacida
Conc.de IA toluccón de
FeCl,, en I en poso.
Tiempo de
Contacto min.
Timm de
Contendo di
vac& ',nevi°. Fe,t en peee
"liana& de p0n04"
2.5
5
E
2.5
180
2.5
30
5
G
30
H
30
60
3.1
3.4
100
BO
4. PRUEBAS DE ACTIVIDAD
60
Para determinar la actividad de los diferentes catalizadores
preparados, se Ilevaron a cabo corridas en un reactor tubular integral
construído en vidrio.
La instalaci6n experimental se encuentra descrita en la figura 3 y
cuenta con nitr6geno (99.9 %), dióxido de azufre (99.7 %) y ácido
sulfhfdrico, Matheson (99.9 %). A la salda del reactor se permite la
condensación del azufre y los gases restantes son enviados por su
análisis a un cromatógrafo Gow-Mac, con detector de diferencia de
densidades conteniendo, una columna chromosorb-P de 4 x 1/4",
que opera a 30 °C. La composición de la mezcla de gases a la entrada
del reactor, en porciento de volumen, fue H 2 S: 10 56 , SO % . 9.5
%X
-
2 0-
90 ' 130 '
WI F ( g
196
)/ (9m rnel 925/ hrl
Fig. 4
%X
Fig. 3
90
130
300
360
W/F IgnO/Igm m011125/Orl
Instalación Experimental
Fig. 5
81
debe a que fue impregnada con una solución de alta concentración.
Lo mismo se aprecia de la figure 5, donde las muestras E y F, ambas
con 2.3 %, presenta mayor actividad aquella que fue impregnada con
una soluci6n concentrada de Fe C13.
Si bien estos resultados permiten sefialar algunos lineamientos
generales sobre la composición y condiciones de impregnación del
catalizador, resulta evidente el continuar un estudio ex haustivo sobre
el proceso de impregnación, así como el papel específico que juega el
fierro durante la reacción de Claus.
Metro • Fe
100-
e
A
2$
ao-
20-
130
196
300
(gm)/ (GIT ma H25/hr)
Fig 6
En la table 2 se presentan los catalizadores que fueron sometidos a
pruebas de actividad. En las figuras 4, 5 y 6 se muestran los
resultados de la actividad en términos de porciento de la conversion
de H 2 S en función de W/F.
5. CONCLUSIONES
En relacián al proceso térmico de activaci6n de la alúmina, podemos
sehalar que un calentamiento lento, 5°C/min, da lugar a la
formación de un area superficial considerable 320 m2/g, sin
necesidad de exceder una temperatura de 400°C. Por el contrario, si
el calentamiento de la alúmina se I leva a cabo en forma súbita, es
necesario alcanzar temperaturas cercanas a los 450°C, afin de
obtener areas superficiales cercanas a los 320°C m2/g. En lo que se
refiere al tiempo de la activación, 30 minutos son suficientes para
alcanzar los máximos valores de area; prolongaciones en tiempo al
tratamiento no dieron lugar a aumentos sensibles en el area. Sin
embargo, al tratar partículas de mayor dimensi6n, 8-10 mates, el
tiempo necesario para lograr esta misma area superficial fue de 60
min. El hecho de que todas las muestras activadas presenten la
misma forma y tamaiio de poro, nos deva a la conclusion que el
crecimiento en el area específica en función de la temperatura es
debido a la formación de una mayor cantidad de poros, en el
intervalo 250° — 450°C. El análisis por rayos X demostró la
presencia de cantidades considerables de alúmina en las muestras
de mayor area; la proporción de la ry alúmina era menor en las
muestras activadas a menor temperatura, cotrespondientes a una area
menor, así como las activadas a 500°C también con una area menor.
Es decir, se muestra una cierta proporcionalidad entre el incremento
del area específica y el contenido de -y- alúmina.
Los resultados de las pruebas de actividad ponen de manifiesto dos
aspectos: el contenido del catalizador en Fe afecta sensiblemente su
actividad, siendo la muestra El, con 2.5 en peso, más activa; un
aumento apreciable al 2.5 no se tradujo en un aumento de la
actividad. El otro aspecto a sealer son las condiciones de
impregnaci6n; el hecho de haber determinado la actividad a 4
muestras de catalizadores de diferente composición, impregnadas
con soluciones diluidas, y obtener de ellas actividades similares, nos
I leva a sugerir que la mayor actividad mostrada por la muestra F se
-
82
BIBLIOGRAFIA
1. C. F. CLAUS, British Patent 5958, diciembre 1883.
2. F. G. SAWYER, Ind. & Eng. Chem., octubre 1950.
3. H. S. BRYANT, The Oil & Gas Journal, marzo 16, 197.3.
4. B. W. GAMSON, Che. Eng. Prog., vol. 49, No. 4, abril 1953.
5. J. G. NABER, Chemical Engineering Progress, vol. 69, No. 12,
diciembre 1973.
6. D. K. BEAVON., Chemical Engineering, diciembre 13, 1971.
7. C. B. BARRY, Hydrocarbon Processing, vol. 51, No. 4, abril
1972.
8. H. GREKEL, Chem. Eng. Prog., vol. 61, No. 9, septiembre
1965.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Recovery of sulfur from petroleum, Oil Canada, octubre 1957.
J. G. VLEK, The Oil & Gas Journal; julio 1953.
R. A. GRAFF, The Oil & Gas Journal; febrero 1949.
T. F. DOUNAN I, Ind. & Eng. Chem., vol. 36, No. 4; abril 1944.
J. K. CHOWDHURY, J. Indian Che. Soc., 20, 253-260, 1943.
S. E. KHALAFALLA, Ind. & Eng. Prog., vol. 10, No. 2, 1971.
15. S. E. KHALAFALLA, Journal of Catalysis 24, 121-129, 1972.
16. I. G. DALLA LANA, Journal of Catalysis, 21, 270-281, 1971.
17: J. P. PER I , J. Phis. Chem., 69, 220, 1965.
18. I. G. DALLA LANA, Proceeding of the 5th European
International Symposium on Chemical Engineering, 2-4 mayo
1972, Amsterdan Papaer, Section 2, pp B 2-9 to B 2-18.
19. S. E. KHALAFALLA, Journal of Catalysis 29, 264, 1973.
20. A..S. RUSSEL and C. N. COCHRAN, ind. and Eng . Chem., vol.
42, No. 7, 1950.
21. W. A. LA LAN DE, W. S. MC. CARTER and J. B. SANBORN
Ing. and Eng. Chem., 1946.
22. A. S. RUSSEL and N. COCHRAN, Ind. and Eng. Che., vol. 42,
No. 7, i 950.
23. STEI N I KE LL, Z. anorg. allg Che., 338, 78; 1965.
24. RUBINSHTEIN, A. M., SLOVETSKAYA et al., Dokl, Akad.
Navk. SSSR., 167 (6), 1308-10, 1966.
25. D'E BOER J. H., Colston, Res. Symp. Bristol, 1958.
26. B. C. LIPPENS, Tesis de Doctorado. Delfit University of
Technology.
27. KHALAFALLA, S. E., FOERTER, E. F. and HASS, L. A., Ind.
and Eng. Che., Prod. Res. and Evelop, vol. 10, P. 133-37; 1971.
28. HASS, L. A., MCCORMICK, T. H., and KHALAFALLA, S. E.,
Bureau Mines, Rept. of Inv. 7647. J. S. Dept of the Interior.
29. OSMENT, H. E. and JONES, R. L., U. S. A. Patent 3226191,
1965.
30. OSMENT, H. E. and EMERSON, R. B., U. S. A. Patent 322129,
1965.
31 , OLECHOWSKA, J., BERAK, M. POPOWICZ, M., Intern Cheln.
Eng., vol. 14, No. 1, p. 90-93, 1974.
ABSTRACT
The sequence of steps carried out in the laboratory in order to prepare a
catalyst based on alumina to be used in Claus reaction is described. The
original material is the Aluminum trihydroxide (gibsite) which is
impregnated with a Ferric Chloride solution in such a way that 2.5% by
weight of Fe203 is obtained. The next step consists of a calcination at
420°C during 30 minutes with a certain heating velocity to produce
7 -alumina with an specific area of 300 - 320 m2ig and micropores with
average diameter of 20 A. Afterwards the catalyst is subjected to a
peptization process, using diluted solutions of nitric acid which allows the
reaction to be carried out at 120°C, at which the solid obtained presents a
considerable mechanical resistance.
After taking into account the results obtained in the activation
experiments, the operation conditions were established in a continuous
flow tubular reactor. The reactants convertion was determined by
evaluating the exit concentration of the H2S and SQ2 by gas
chromatography, using a density detector.
The calcihation conditions were established by evaluating the specific area
with the aid of a static BET and the identification of the 7 - alumina by
X-rays. By means of electronic microscopy scanning, information of the
iron distribution over the alumina was obtained. The catalyst hardness was
measured using a fluidized column, operated at high flow rates of air for 30
minutes.
The activity of the prepared catalyst was compared with comercialy
available products such as porocel and alumina Kayser. It showed an
activity three times higher than that of bauxite and almost the same of the
alumina Kayser in terms of H25 convertion.
83