СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ Российский патент 2003 года по МПК B01J37/04 B01J23/22 B01J23/04 C01B17/69 

Описание патента на изобретение RU2209118C2

Изобретение относится к области химии неорганических веществ и производству минеральных удобрений и может быть использовано в синтезе серной кислоты.

Известен способ приготовления катализатора конверсии SO2 в SO3, включающий получение катализаторной пульпы смешением суспензии кремнезема с растворами активных компонентов: ванадат калия, жидкое стекло и серная кислота. Катализаторную пульпу, содержащую около 80% воды, сушат и из полученного катализаторного порошка готовят массу для формования смешением порошка с водой. Отформованный катализатор сушат и прокаливают (Патент RU 2174442. Бюл. 28 2001) "Способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы".

Способ позволяет получать катализатор с хорошей дисперсией активного компонента, равномерно распределенного в объеме продукта. Однако технологический процесс энергоемок - необходимо испарить около 5 т воды на 1 т катализатора, а многостадийность процесса приводит к невоспроизводимости качества катализатора, что является основным недостатком способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является "Способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы" (А.С. SU 1558463 А1. Бюл. 15, 1990). Метод включает смешение кремнеземного носителя с щелочным промотором и пентоксидом ванадия. Затем к полученной массе последовательно добавляют серную кислоту и раствор кремнезоля с последующими формовкой, сушкой и прокаливанием. Способ позволяет получать массу для формования катализатора на стадии смешения компонентов, исключая стадию сушки катализаторной пульпы, что упрощает технологию и снижает энергоемкость процесса. Однако способ не позволяет получать активный компонент пентоксида ванадия с дисперсностью, достаточной для диффузии частиц в микропоры агрегатов носителя. Кроме того, необходимость использования в способе высококонцентрированных растворов кремнезоля снижает эффективность применения золя SiO2, поскольку дисперсность глобул концентрированных кремнезолей низка, около что соизмеримо с размером микропор агрегатов носителя. Эти особенности способа не позволяют получать пентоксид ванадия высокой дисперсности и не обеспечивают равномерное распределение активного компонента в объеме катализатора, что является существенным недостатков способа.

Техническая задача получения катализатора с равномерным распределением активного компонента в объеме при высокой дисперсности пентоксида ванадия, обеспечивающих активность и прочность катализатора, решается соблюдением ряда технологических приемов, а именно: способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы включает пропитку кремнегеля, например, белой сажи серной кислотой в весовом соотношении от 1:0,5 до 1:1,2 и последующим смешением пропитанного носителя со смесью щелочных растворов активных компонентов, содержащую предпочтительно по оксидам, г/л: V2O5 - 50-150; К2O - 100-200; Na2O - 10-50; SiO2 - 100-300.

Полученную катализаторную массу формуют экструзией, сушат и прокаливают.

Пропитка кремнеземного носителя серной кислотой приводит к проникновению кислоты в микропоры агрегатов носителя. При этом пропитанный кислотой порошок белой сажи остается сыпучим и может легко подаваться в смеситель шнековым дозатором.

Смесь растворов активных компонентов готовят таким образом, чтобы выполнялись, по крайней мере, два условия: мольное соотношение K2O:Na2O:V2O5 должно быть как 2,5-3,2: 0,8-1,5: 1; концентрация смеси активных растворов должна обеспечивать введение 3,5-10 мас.% V2O5 в катализатор и влажность массы для формования 36-48%; стадию смешения пропитанного серной кислотой кремнеземного носителя и смеси щелочных растворов проводят в смесителе, дозируя оба потока так, чтобы соблюдалось мольное соотношение триоксида серы к сумме оксидов калия и натрия в пределах 1,7-2,1.

Существенное отличие способа от известных: протекание реакции нейтрализации в порах агрегатов носителя, что обеспечивает равномерное распределение пентоксида ванадия в объеме катализатора. Кроме того, в процессе нейтрализации образуется поликремневая кислота, которая способствует повышению дисперсности частиц пентоксида ванадия, затрудняя диффузию первичных частиц V2O5 в агрегаты.

Пример 1. В смеситель загружают 150 г белой сажи БС-100 с содержанием SiO2 91% и добавляют 75 мл серной кислоты 92 мас.%. После перемешивания до однородносыпучего состояния, около 20 мин, добавляют 320 мл смеси водных растворов ванадата калия и жидкого стекла, содержащую, г/л: V2O5 - 87; К2О - 138; Na2O - 27; SiO2 - 175. После перемешивания получают катализаторную массу с влажностью 43 мас.%, которую формуют экструзией, экструдаты сушат и прокаливают 1,5 ч при 520oС. В полученном катализаторе мольное соотношение K2O: Na2O: V2O5 как 3,07:0,92:1 и SO3:(К2O+Na2O)=2,0. Свойства катализатора даны в таблице.

Пример 2. В смеситель загружают 270 г порошка белой сажи, пропитанной серной кислотой, в весовом соотношении SiO2 к H2SO4, равном 1:0,8, и добавляют при перемешивании 300 мл смеси водных растворов ванадата калия и жидкого стекла, содержащую, г/л: V2O5 - 92; К2O - 145; Na2O - 30; SiO2 - 183. Катализаторную массу с влажностью 42,7 мас. % формуют, экструдаты сушат и прокаливают аналогично примеру 1. Мольное соотношение K2O:Na2O:V2O5=3,05: 0,96:1 и SO3:(K2O+Na2O)=2,01. Свойства катализатора даны в таблице.

Похожие патенты RU2209118C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ 2000
  • Кутищев В.Г.
  • Сайфуллин Р.А.
RU2174442C1
ШИХТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ В ТРИОКСИД СЕРЫ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2002
  • Симонова Л.Г.
  • Бальжинимаев Б.С.
  • Булгакова Ю.О.
  • Суриков В.А.
RU2216400C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ SO В SO С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТРАБОТАННОГО ВАНАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА 1998
  • Манаева Л.Н.
  • Малкиман В.И.
RU2129916C1
Способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы 1987
  • Салтанова Вера Павловна
  • Бесков Владимир Сергеевич
  • Михайличенко Анатолий Игнатьевич
  • Костюченко Вячеслав Валерианович
  • Букалов Виталий Прокопьевич
  • Иванов Алексей Алексеевич
  • Липочкин Сергей Васильевич
  • Галченкова Ирина Васильевна
  • Казанский Александр Юрьевич
  • Демин Владимир Вадимович
  • Ванчурин Виктор Илларионович
  • Лютиков Виктор Сергеевич
  • Бондаренко Александр Михайлович
SU1558463A1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ SO В SO 1998
  • Манаева Л.Н.
  • Малкиман В.И.
RU2134158C1
СОСТАВ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ В ТРИОКСИД ПОД ПОВЫШЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ 1996
  • Джораев Р.Р.
  • Иваненко С.В.
RU2101081C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ SO В SO 1998
  • Манаева Л.Н.
  • Малкиман В.И.
RU2135282C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННОГО ВАНАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА 1986
  • Равдоникас И.В.
  • Насыров Г.З.
  • Сусликова Е.Г.
  • Борисов В.М.
  • Ажикина Ю.В.
  • Флейтлих И.Ю.
  • Денисов В.В.
SU1385353A1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ SO В SO 2001
  • Манаева Л.Н.
  • Малкиман В.И.
  • Добышев Б.В.
  • Скопов С.В.
  • Зубенцов В.Ф.
  • Ледвий В.В.
RU2186620C1
ШИХТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА КОНВЕРСИИ ДИОКСИДА СЕРЫ В ТРИОКСИД СЕРЫ 2006
  • Манаева Любовь Николаевна
  • Малкиман Вениамин Иосифович
RU2314868C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 209 118 C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ

Изобретение относится к области химии неорганических веществ и производству минеральных удобрений, в частности может использоваться в синтезе серной кислоты. Описываемый способ приготовления катализатора конверсии SO2 в SO3, включающий смешение растворов активных компонентов с порошком кремнеземного носителя, формование и термообработку, отличается тем, что вначале кремнеземный носитель пропитывают серной кислотой в весовом соотношении от 1:0,5 до 1:1,2, а затем смешивают со смесью растворов ванадата калия и жидкого стекла, что улучшает распределение активного компонента в объеме катализатора и повышает его дисперсность. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик катализатора, в частности прочности и активности, при низких 420oС температурах. Способ технологичен, безотходен, обеспечивает высокую воспроизводимость качества продукции. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 209 118 C2

1. Способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы, включающий смешение растворов активных компонентов с кремнеземным носителем, формование, сушку и прокаливание, отличающийся тем, что вначале кремнеземный носитель пропитывают серной кислотой в весовом соотношении от 1:0,5 до 1:1,2 и затем добавляют смесь щелочных растворов активных компонентов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь щелочных растворов активных компонентов содержит, г/л: V2O5 - 50-150; К2О - 100-200; Na2O - 10-50; SiO2 - 100-300.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2209118C2

US 4284530 А, 18.08.1981
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ SO В SO 1998
  • Манаева Л.Н.
  • Малкиман В.И.
RU2135283C1
SU 1785733 A1, 07.01.1993
1971
SU432916A1
US 4142994 A, 06.03.1979.

RU 2 209 118 C2

Авторы

Липочкин С.В.

Бакаев А.Я.

Кутищев В.Г.

Сайфуллин Р.А.

Даты

2003-07-27Публикация

2001-10-12Подача