kemsuСибСкриптSibScript2949-21222949-2092Kemerovo State Universitykemsu-307Research ArticleХимияCHEMISTRYПРЯМОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ SO2 СИНТЕЗ ГАЗОМ НА Fe-Mn ГРАНУЛИРОВАННЫХ И БЛОЧНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХDIRECT CATALYTIC REDUCTION OF SO2BY SYNTHESIS GASOVER GRANULATED AND MONOLITHIC Fe-Mn CATALYSTSШикинаН. В.ShikinaN. V.

Шикина Надежда Васильевна – ведущий инженер

Nadezhda V. Shikina – leading engineer

shikina@catalysis.ruХайрулинС. Р.KhairulinS. R.

Хайрулин Сергей Рифович – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Sergey R. Khairulin – Candidate of Chemistry, Senior Research Associate

sergk@catalysis.ruЯшникС. А.YashnikS. A.

Яшник Светлана Анатольевна – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Svetlana A. Yashnik – Candidate of Chemistry, Senior Research Associate

yashnik@catalysis.ruГавриловаА. А.GavrilovаA. A.

Гаврилова Анна Алексеевна – инженер

Anna A. Gavrilova – engineer pan>

gavraa@catalysis.ruИсмагиловЗ. Р.IsmagilovZ. R.

Исмагилов Зинфер Ришатович – член-корреспондент РАН, директор ИУХМ СО РАН, заведующий Лабораторией экологического катализа ИК СО РАН

Zinfer R. Ismagilov – corresponding member of the Academy of Sciences of Russia, Director of the Institute of Coal Chemistry and Material Science of SB RAS, Kemerovo; Head of the Laboratory of Environmental Catalysis, Boreskov Institute of Catalysis of SBRAS, Novosibirsk.

zinfer1@mail.ruИнститут катализа имени Г. К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis of SBRAS, NovosibirskRussian FederationИнститут углехимии и химического материаловедения СО РАН, Кемерово; Институт катализа имени Г. К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияInstitute of Coal Chemistry and Material Science of SB RAS, Kemerovo; Boreskov Institute of Catalysis of SBRAS, NovosibirskRussian Federation20152802201604-3252258Copyright © Шикина Н.В., Хайрулин С.Р., Яшник С.А., Гаврилова А.А., Исмагилов З.Р., 20152015Шикина Н.В., Хайрулин С.Р., Яшник С.А., Гаврилова А.А., Исмагилов З.Р.Shikina N.V., Khairulin S.R., Yashnik S.A., Gavrilovа A.A., Ismagilov Z.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibscript.ru/jour/article/view/307

Разработаны методы приготовления гранулированных и блочных Fe-Mn катализаторов на основе руды железомарганцевых конкреций. Исследованы текстурные, структурные и прочностные свойства катализаторов. Показано, что катализаторы характеризуются развитой пористой структурой и высокой механической прочностью. Катализаторы испытаны в реакции DeSOx синтез-газомпри стехиометрическом соотношении SO2/(CО+H2)=0,5. Исследовано влияние предварительного сульфидирования катализаторов, влияние геометрической формы образцов (гранулы и блок) на каталитические характеристики. Показано, что Fe-Mn катализаторы c оксидной и сульфидной формой активных компонентов активны в реакции DeSOx синтез-газом и могут селективно восстанавливать SO2 с конверсией более 90 %

Preparation methods of granulated and monolithic Fe-Mn catalysts on the base of ferromanganese nodules were developed. The textural, structural and strength properties of catalysts were studied. It was shown that the catalysts have a developed pore structure and high mechanical strength. The catalysts were tested in the DeSOx reaction with synthesis gas at a stoichiometric ratio SO2/(CО+H2)=0,5. The effect of the preliminary catalysts sulfidizing and geometric shape of samples (granules and monolith) on the catalytic properties were investigated. The testing showed that Fe-Mn catalysts with the oxide or sulfide form of active components are active in DeSOx reaction with synthesis gas and can selectively reduce SO2 with a conversion above 90 %.

катализаторыблокиприготовлениеDeSOxсинтез-газcatalystsmonolithspreparationDeSOxsynthesis gasReferencesИванова А. М., Смирнов А. Н., Рогов В. С., Мотов А. П., Никольская Н. С., Пальшин К. В. Шельфовые железомарганцевые конкреции – новый вид минерального сырья // Минеральные ресурсы России. 2006. № 6. C. 14.Иванова А. М., Смирнов А. Н., Рогов В. С., Мотов А. П., Никольская Н. С., Пальшин К. В. Шельфовые железомарганцевые конкреции – новый вид минерального сырья // Минеральные ресурсы России. 2006. № 6. C. 14.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А. Экологически чистое сжигание топлив и каталитическая очистка дымовых газов ТЭС от оксидов азота: состояние и перспективы // Ж. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева. 1990. Т. 35. № 1. C. 43 – 54.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А. Экологически чистое сжигание топлив и каталитическая очистка дымовых газов ТЭС от оксидов азота: состояние и перспективы // Ж. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева. 1990. Т. 35. № 1. C. 43 – 54.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А., Хайрулин С. Р. Каталитическая очистка геотермального пара от сероводорода // Химия в интересах устойчивого развития.1999. Т. 7. № 4. С. 443 – 449.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А., Хайрулин С. Р. Каталитическая очистка геотермального пара от сероводорода // Химия в интересах устойчивого развития.1999. Т. 7. № 4. С. 443 – 449.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А., Хайрулин С. Р., Кузнецов В. В. Одностадийные каталитические методы очистки кислых газов от сероводорода // Химия в интересах устойчивого развития. 1999. Т. 7. № 4. С. 375 – 396.Исмагилов З. Р., Керженцев М. А., Хайрулин С. Р., Кузнецов В. В. Одностадийные каталитические методы очистки кислых газов от сероводорода // Химия в интересах устойчивого развития. 1999. Т. 7. № 4. С. 375 – 396.Шикина Н. В., Хайрулин С. Р., Кузнецов В. В., Исмагилов З. Р. Разработка и исследование адсорбентов на основе рудных материалов для очистки дымовых газов ТЭС от диоксида серы // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. № 23. С. 199 – 208.Шикина Н. В., Хайрулин С. Р., Кузнецов В. В., Исмагилов З. Р. Разработка и исследование адсорбентов на основе рудных материалов для очистки дымовых газов ТЭС от диоксида серы // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. № 23. С. 199 – 208.Dou B., Pan W., Jin Q., Wanga W., Li Y. Prediction of SO2 removal efficiency for wet Flue Gas Desulfurization // Energy Convers. Manage. 2009. Vol. 50. P. 2547 – 2553.Dou B., Pan W., Jin Q., Wanga W., Li Y. Prediction of SO2 removal efficiency for wet Flue Gas Desulfurization // Energy Convers. Manage. 2009. Vol. 50. P. 2547 – 2553.Flytzani-Stephanopoulos M., Zhu T., Li Yu. Ceria based catalysts for the recovery of elemental sulfur from SO2-laden gas streams // Catal. Today. 2000. Vol. 62. P. 145 – 158.Flytzani-Stephanopoulos M., Zhu T., Li Yu. Ceria based catalysts for the recovery of elemental sulfur from SO2-laden gas streams // Catal. Today. 2000. Vol. 62. P. 145 – 158.Gomez A., Fueyo N., Tomas A. Detailed modelling of a flue-gas desulfurization plant // Comput. Chem. Eng. 2007. Vol. 31. P. 1419 – 1431.Gomez A., Fueyo N., Tomas A. Detailed modelling of a flue-gas desulfurization plant // Comput. Chem. Eng. 2007. Vol. 31. P. 1419 – 1431.Han G. B., Park N-K., Lee J. D., Ryu S. O., Lee T. J. A study on the characteristics of the SO2 reduction using coal gas over SnO2-ZrO2 catalysts // Catal. Today. 2006. Vol. 111. P. 205 – 211. 10. Han G. B., Park N. K., Yoon S. H., Lee T. J. Catalytic reduction of sulfur dioxide with carbon monoxide over tin dioxide for direct sulfur recovery process // Chemosphere. 2008. Vol. 72. P. 1744 – 1750.Han G. B., Park N-K., Lee J. D., Ryu S. O., Lee T. J. A study on the characteristics of the SO2 reduction using coal gas over SnO2-ZrO2 catalysts // Catal. Today. 2006. Vol. 111. P. 205 – 211. 10. Han G. B., Park N. K., Yoon S. H., Lee T. J. Catalytic reduction of sulfur dioxide with carbon monoxide over tin dioxide for direct sulfur recovery process // Chemosphere. 2008. Vol. 72. P. 1744 – 1750.Han G. B., Park N. K., Yoon S. H., Lee T. J., Yoon K. J. Synergistic catalysis effect in SO2 reduction by CO over Sn-Zr-based catalysts // Applied Catalysis A: General. 2008. Vol. 337. P. 29 – 38.Han G. B., Park N. K., Yoon S. H., Lee T. J., Yoon K. J. Synergistic catalysis effect in SO2 reduction by CO over Sn-Zr-based catalysts // Applied Catalysis A: General. 2008. Vol. 337. P. 29 – 38.Ismagilov Z. R., Kerzhentsev M. A. Catalytic fuel combustion – away of reducing emission of nitrogen-oxides // Catal. Rev. Scie. Eng. 1990.Vol. 32. № 1–2. P. 51 – 103.Ismagilov Z. R., Kerzhentsev M. A. Catalytic fuel combustion – away of reducing emission of nitrogen-oxides // Catal. Rev. Scie. Eng. 1990.Vol. 32. № 1–2. P. 51 – 103.Kallinikos L. E., Farsari E. I., Spartinos D. N., Papayannakos N. G. Simulation of the operation of an industrial wet flue gas desulfurization system // Fuel Process. Technol. 2010. Vol. 91. № 12. P. 1794 – 1802.Kallinikos L. E., Farsari E. I., Spartinos D. N., Papayannakos N. G. Simulation of the operation of an industrial wet flue gas desulfurization system // Fuel Process. Technol. 2010. Vol. 91. № 12. P. 1794 – 1802.KaloidasV. E., Papayannakos N. G. Hydrogen production from the decomposition of hydrogen sulphide. Equilibrium studies on the system H2S/ H2/Si, (i = 1,…,8) in the gas phase // Int. J. Hydrogen Energy. 1987. Vol. 12. P. 403 – 409.KaloidasV. E., Papayannakos N. G. Hydrogen production from the decomposition of hydrogen sulphide. Equilibrium studies on the system H2S/ H2/Si, (i = 1,…,8) in the gas phase // Int. J. Hydrogen Energy. 1987. Vol. 12. P. 403 – 409.Kameda T., Kodama A., Yoshioka T. Simultaneous removal of SO2 and NO2 using a Mg-Al oxide slurry treatment // Chemosphere. 2013.Vol. 93. P. 2889 – 2893.Kameda T., Kodama A., Yoshioka T. Simultaneous removal of SO2 and NO2 using a Mg-Al oxide slurry treatment // Chemosphere. 2013.Vol. 93. P. 2889 – 2893.King M. J., Davenport W. G., Moats M. S. Wet sulfuric acid process fundamentals // Sulfuric Acid Manufacture (Second Edition). Analysis, Control and Optimization. Copyright © 2013 Elsevier Ltd. P. 295 – 311.King M. J., Davenport W. G., Moats M. S. Wet sulfuric acid process fundamentals // Sulfuric Acid Manufacture (Second Edition). Analysis, Control and Optimization. Copyright © 2013 Elsevier Ltd. P. 295 – 311.Koutsopoulos S., Rasmussen S. B., Eriksen K. M., Fehrmann R. The role of support and promoter on the oxidation of sulfur dioxide using platinum based catalysts// Appl. Catal. A: General. 2006. Vol. 306. P. 142 – 148.Koutsopoulos S., Rasmussen S. B., Eriksen K. M., Fehrmann R. The role of support and promoter on the oxidation of sulfur dioxide using platinum based catalysts// Appl. Catal. A: General. 2006. Vol. 306. P. 142 – 148.Scala F., Solimene R., Montagnaro F. Conversion of solid fuels and sorbents in fluidized bed combustion and gasification // Fluidized Bed Technologies for Near-Zero Emission Combustion and Gasification. 2013. P. 319 – 387.Scala F., Solimene R., Montagnaro F. Conversion of solid fuels and sorbents in fluidized bed combustion and gasification // Fluidized Bed Technologies for Near-Zero Emission Combustion and Gasification. 2013. P. 319 – 387.Wiltowski T. S., Sangster K., O’Brien W. S. Catalytic reduction of SO2 with methane over molybdenum catalyst // J. Chem. Tech. Biotech. 1996. Vol. 67. № 2. P. 204 – 212.Wiltowski T. S., Sangster K., O’Brien W. S. Catalytic reduction of SO2 with methane over molybdenum catalyst // J. Chem. Tech. Biotech. 1996. Vol. 67. № 2. P. 204 – 212.Zhang X., Hayward D. O., Lee C., Mingos D. M. P. Microwave assisted catalytic reduction of sulfur dioxide with methane over MoS2 catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 2001. Vol. 33. P. 137 – 148. 21. Zhu T., Dreher A., Flytzani-Stephanopoulos M. Direct reduction of SO2 to elemental sulfur by methane over ceria-based catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 1999. Vol. 21. P. 103 – 120.Zhang X., Hayward D. O., Lee C., Mingos D. M. P. Microwave assisted catalytic reduction of sulfur dioxide with methane over MoS2 catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 2001. Vol. 33. P. 137 – 148. 21. Zhu T., Dreher A., Flytzani-Stephanopoulos M. Direct reduction of SO2 to elemental sulfur by methane over ceria-based catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 1999. Vol. 21. P. 103 – 120.Zhu T., Kundakovic L., Dreher A., Flytzani-Stephanopoulos M. Redox chemistry over CeO2-based catalysts: SO2 reduction by CO or CH4 // Catal. Today. 1999. Vol. 50. P. 381 – 397.Zhu T., Kundakovic L., Dreher A., Flytzani-Stephanopoulos M. Redox chemistry over CeO2-based catalysts: SO2 reduction by CO or CH4 // Catal. Today. 1999. Vol. 50. P. 381 – 397.Xiao Y., Liu Q., Liu Zh., Huang Zh., Guo Y., Yang J. Roles of lattice oxygen in V2O5 and activated coke in SO2 removal over coke-supported V2O5 catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 2008. Vol. 82. P. 114 – 119.Xiao Y., Liu Q., Liu Zh., Huang Zh., Guo Y., Yang J. Roles of lattice oxygen in V2O5 and activated coke in SO2 removal over coke-supported V2O5 catalysts // Appl. Catal. B: Environmental. 2008. Vol. 82. P. 114 – 119.

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