Способ термического разложения серной кислоты Советский патент 1983 года по МПК C01B17/90 

Изобретение относится к процессам каталитического термолиза серной кислоты и может быть использовано в термохимических сернокислотных циклах получения водорода.

Известен способ каталитического разложения серной кислоты, заключающийся в ее испарении и пропускании паров через твердофазный катализатор при 700-950 С и времени контакта 0,7-0,9 с. Разложение кислоты проводят на катализаторе, представляющем собой окись железа F , нанесенную на носитель (силикагель,

AizOa)Ci3.Способ характеризуется уменьшением выхода сернистого ангидрида ввиду недостаточной термостабильности катализатора в условиях реакции, заключающейся в изменении пористости катализатора, уменьшением его удельной поверхности и разрушением носителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термического разложения отработанной серной кислоты путем контактирования ее при. 450-600с с расплавленным катализатором, содержащим пиросульфат калия и пятиокись ванадия. При каталитическом термолизе серной кислоты по данному способу получают газ состоящий в основном из серного, ангидрида, выход же сернистого ангидрида не превьндает .

Для увеличения выхода сернистого ангидрида необходимо повысить температуру процесса до 750-Э50 С, но при

fO этом происходит термическая диссоциация пятиокиси ванадия с образованием трудно растворикв х- соединений четы- рехвалентного ванадия, что приводит к загустеванию расплавленного катали15затора и не дает возможности добиться высокого выхода сернистого ангидрида.

Целью изобретения является повышение выхода сернистого ангидрида при высокотемпературном каталитическом

20 термолизе .

Поставленная цель достигается тем, что разложение обработанной серной кислоты осуществляют путем пропускания ее через слой расплавленного ка,25 тализатора, содержащего сульфат и пиросульфат калия и окись железа в количестве 1,8-9,5 вес.% 12-14 мол.%) окиси железа при высоте слоя катализатора 20-100 мм и температуре 750-950 С.

30

В качестве сульфатного соединения калия используют сульфат или пиросульфат калия.

При содержании в катализатоременее 1,8 вес.% и высоте слоя катализатора меньше 20 мм выход SOj. резко снижается. Повышение содержания окиси железа выше 9,5 вес.% приводит к выделению части окиси же.леза в виде твердой фазы, в результате чего увеличивается вязкость катализатора и наблюдается его загустевание, что сопровождается существенным снижением выхода сернистого ангидрида .

При высоте слоя катализатора около 100 мм достигается достаточно близкий к равновесному выход сернистого ангидрида, при дальнейшем увеличении высоты слоя, происходит возрастание гидравлического сопротивления системы.

Нижний предел температуры обусловлен сульфатизацией окиси железа

при температурах ниже 750С с образованием каталитически неактивных сульфатов железа, верхний предел снижением полезной разности температур между температурой теплоносите- ля и температурой в реакторе при передаче тепла для разложения кислоты в условиях термохимических сернокислотных циклов получения водорода. П р и м е р. Опыты проводят в ре0 акторе барботажного типа. Серную кислоту концентрацией 94 вес.% подают под слой расплавленного катализатора при массовой скорости 1 г/г ч. Концентрацию сернистого ангидрида

5 в газе определяют йодометрическим методом. Из реакционных газов конденсируют серную кислоту, концентрацию которой замеряют титрованием 0,5 н раствором щелочи. На основа0 НИИ полученных данных рассчитывают выход сернистого ангидрида.

Результаты опытов представлены в таблице.

Как видно из вышеприведенной таолицы, осуществление предлагаемого способа позволяет при содержании оки си железа в расплавленном катализаторе 1,8-9,5 вес.% (2-14 мол.%Х высоте слоя катализатора и температурах 750-950 С получить близкий к равновесному выход сернистого ангидрида. Кроме того, применение предложенного способа повышает химическую и термическую стойкость катализатора, приводящая к увеличению срока его эксплуатации.

Формула изобретения

1. Способ термического разложения серной кислоты с получением серного и сернистого ангидрида путем контактирования ее с катализатором, содержащим сульфатные соединения калия и окись металла, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сернистого ангидрида, в качестве окиси металла используют окись железа в количестве 1,89,5 вес.% и процесс ведут при высоте слоя катализатора 20-100 мм.

2.Способ по П.1, oтличaюm и и с я тем, что в качестве сульфатного соединения калия используют сульфат или пиросульфат калия.

3.Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что процесс ведут пр 750-950С

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Масленников Б.М. и др. Каталитический термолиз серной кислоты на неплатиновых катгшизаторах. - Вопросы атомной науки и техники. Серия Атомноводородная энергетика и технология, вып. 2, (9), М. 1981.

2.Авторское свидетельство СССР 688427, кл. С 01-В 17/90, 1979.