Способ приготовления калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты Советский патент 1985 года по МПК B01J37/00 B01J35/12 B01J23/78 

4;: О Изобретение относится к способам получения катализаторов термолиза серной кислоты в сернокислотном цикл получения водорода термоэлектрохимическим разложением воды. Известен способ приготовления кат лизатора для термолиза серной кислоты, представляющий собой расплав-оки литель из пиросульфата калия и пента оксида ванадия, путем плавления пиро сульфата калия и растворения в нем пентаоксида ванадия при постоянном барботаже через расплав воздуха. Для исключения выброса расплава из реакционного аппарата образующийся газами пентаоксид,ванадия вводят порциями в количестве 3-6% от веса пиросульфата калия при 550-600 С lj . Недостатком данного способа является вьщеление из расплава токсичных газов: сернистого и серного-ангидридов и паров пентаоксида ванадия. Наиболее близким по технической cyщнoctи и достигаемому результату к изобретению является способ приготовления калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты путем расплавления при 600-650°С оксида железа (Ш) в расплавленном пиросульфате калия при соотношении калия к железу 4-10 2 . Недостком. известного способа явля ется то, что приготовление катализатора сопровождается интенсивным газовыделением как за счет испарения воды, содержащейся в оксиде железа (Ш),. так и за счет разложения пиросульфата калия. Газовыделение создает сильную загазованность помещения в процессе работы и способствует выбросам рас.плава, приводящим к значительным iпотерям реагентов. Все это затрудняет приготовление катализатора точг JHoro состава и усложняет эксплуатацию установки. .Цель изобретения - уменьшение потерь реагентов и улучшение условий труда. Указанная -цель достигается тем, что согласно способу приготовления калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты путем плавления сульфатного соедин ния калия и соединения железа (Ш) ,в кач стве соединения калия используют сульфат калия и соединения железа (Ш) сульфат железа (Ш), которые перед плавлением предварительно смешивают, нагревают до АОО-ЗОО С и выдерживают при этой температуре в течение 1030 мин. Реализация способа позволяет значительно уменьшить потери реагентов, поскольку плавление смеси сульфата калия и сульфата трехвалентного железа не сопровождается газовыделениями и выбросами расплава. Это связано с тем, что сульфат трехвалентного железа в смеси с сульфатом калия при температуре плавления практически не диссоциирует, а другой возможный Источник газовыделений - пиросульфат калия, разлагающийся с вьщелением триоксида серы, в смеси отсутствует. Разложение кристаллогидратной формы сульфата трехвалентного железа () -9Н20) при 400-450°С и удаление воды также способствуют предотвращению газовыделений и выбросов расплава при плавлении смеси. При температуре ниже 400 С кристаллогидрат является термически устойчивьм, и удаление воды из .твердой смеси в этих условиях не возможно. Верхний предел температуры обусловлен бурным разложением кристаллогидрата при температуре вьш1е 450 С, что приводит к выбросам реакционной массы и потерям реагентов. Время,- необходимое для обеспечения полного разложения кристаллогидрата и удаления воды в зависимости от соотношения калия к железу, составляет 10-30 мин. При осуществлении способа значительно улучшаются условия труда, предотвращается загазованность помещения, облегчается эксплуатация установки. Пример 1. Катализатор готовят в лабораторном кварцевом реакторе диaмeтpo 30 мм и высотой 500 мм. Предварительно смешивают 182,4 г сульфата железа (кристаллогидрата Fe2(S04)j-9Н20) и 377,6 г сульфата калия (соотношение K/Fe 6,1). Полученную смесь засьшают в кварцевый реактор и помещают в печь дЛя прокалки. После прокаливания в течение 10 мин при 400°С смесь плавят лри 625с. .Расплавленный до образования гомогенной жидкой смеси катализатор выливают в поддон. После застывания расплав взвешивают. Потеря реагентов составляет 1%.

3

Пример 2, Катализатор гото вят по примеру 1, Смесь прокаливают при в течение 30 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,9%.

Пример 3. Катализатор готовят по примеру 1. Смесь прокаливают при в течение 20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,85%.

Пример 4. Катализатор готовят по примеру 1. Смесь прокаливают при 450°С в течение 20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет .0,80%.

Пример 5. Катализатор готовят по примеру 1, но навески кристаллогидрата сульфата железа (Ш) и сульфата калия составляют соответственно 232,0 и 328,0 г (соотношение K/Fe 4,6). Лолученную смесь прокаливают при 425°С в течение 10 мин а затем плавят при 680°С. Потеря реагентов составляет 0,92%.

Пример 6. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 425 С в течение 30 Mwt, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,90%.

Пример 7. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 425С в течение. 20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,86%.

П р и м е р 8. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 450с в течение 30 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,80%,

740774

Пример 9Лдля сравнения). Катализатор готовят по примеру 1. Полученную смесь прокаливают при в течение 40 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 1,5%. .

Пример 10 (для сравнения). Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 10 в течение 8 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 3,0%,

Пример 11 (известный). 41,4 г FejOj и401,6 . (соотношение К/Ре 6,1) плавят при 600°С.

5 Потеря реагентов составляет 10%..

Катализаторы, полученные в примерах 1-11,испытьшают в процессе термолиза серной кислоты.

0

Испытание полученных образцов катализатора, проводят в барботажном реакторе диаметром 30 мм и высотой 400 мм. Высота слоя расплава составляет 30 мм, концентрация серной кис5лоты 85 мас.%, температура термолиза 900°С. На выходе из реактора определяют концентрацию диоксида серы йодометрическим методом и рассчитьшают степень разложения серной кислоты до SO.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ получения катализатора позволяет значительно увеличить выход катализатора, улучшить условия труда, исключая газовыделение из расплава агрессивных неществ.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАЛИЙЖЕЛЕЗНОГО РАСПЛАВЛЕННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ТЕРМОЛИЗА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ путем плавления сульфатного соединения калия и соединения железа (Ш), отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь реагентов и улучшения условий Труда, в ка 1естве соединения калия используют сульфат калия и соединения железа (Ш) сульфат железа (Ш), которые перед плавлением предварительно смешивают, нагревают до 400-450 С и выдерживают при этой температуре в течение 10-30 мин. . S