Катализатор для окисления диоксида серы в триоксид Советский патент 1989 года по МПК B01J23/22 B01J23/02 C01B17/69 

1

(21) 4249569/31-04 . (22) 25.05.87 (46) 07.10.89. Бюл. К 37

(71)Институт катализа СО АН СССР

(72)Б.С.Бальжинимаев, А.А.Иванов, Л.Г.Симонова, Н.П.Беляева, Е.С.Юдина, В.Е.Пономарев, В.А.Суриков, А.И.Алексеев, .Артомасов, Т.Г.Репенкова и Ю.М.Бровкин

(53)66.097.3(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 420328, кл. В 01 J 23/22, 1971.

Патент ФРГ № 1091547, кл. 12 i 17/68, опублик. 1986.

(54)КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ДИ- .ОКСИДА СЕРЫ.В ТРИОКСИД

(57)Изобретение касается каталитичес- .кой химии, в частности катализатора

для окисления диоксида серы в три- оксид, который может быть использован в производстве серной кислоты. Цель - повышение активности катализатора при повышенном давлении. Последний содержит, мас.%: пентаоксид ванадия 6-11; оксид калия 2,6-27.,О; оксид натрия 5,3-14,0 или оксид лития ,6, или оксид магния 0,6-3,0, или оксид бериллия 0,3-1,0; триоксид серы 15,6- 40,9J селикагель остальное. При этом молярное отношение суммы оксида калия и оксида металла к пентаоксиду ванадия равно 3,5-5,0 при молярной доле натрия 0,62-0,85, или лития 0,25- 0,45, или магния 0,04-0,2, или бериллия 0,04-0,10. Новый катализатор позволяет снизить время контактирования газовой смеси в 3 раза (с 2,5 до 0,8 с) при давлении 0,2 МПа. 4 табл.

(Л

Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для окисления диоксида серы в триоксид, который может быть использован в производстве серной кислоты. Цель - повышение активности катализатора при повышенном давлении. Последний содержит, мас.%: пентаоксид ванадия 6-11

оксид калия 2,6-27,0

оксид натрия 5,3-14,0, или оксид лития 1,4-3,6, или оксид магния 0,6-3,0, или оксид бериллия 0,3-1,0

триоксид серы 15,6-40,9

силикагель остальное. При этом молярное отношение суммы оксида калия и оксида металла к пентаоксиду ванадия равна 3,5-5,0 при молярной доле натрия 0,62-0,85, или лития 0,25-0,45, или магния 0,04-0,2, или бериллия 0,04-0,10. Новый катализатор позволяет снизить время контактирования газовой смеси в 3 раза (с 2,5 до 0,8 с) при давлении 0,2 МПа. 4 табл.

Изобретение относится к катализаторам для окисления диоксида серы в триоксид при повышенном давлении.

Цель изобретения - повышение активности катализатора при повьшенном давлении за счет дополнительного содержания, в составе катализатора оксида металла, выбранного из группы, включающей натрий, литий, магний, бериллий, при определенном содержании компонентов.

Пример 1. Катализатор содержит 7,5 мае,% V Ojiосновной промот / тор - калий и дополнительный - натрий, при молярном соотношении (К+ +Na)/V 4,5 и доле натрия в общем содержании промоторов 2 на 0,75

имеет состав в пересчете на оксиды, мас.%: 7,5; КО 4,3, Na О 8,6; 80з 25,2; ,4.

Катализатор получают следующим образом. К раствору гидроксида калия (С 12 мас.%) добавляют гидро- ксид (или сульфат) дополнительного промотора - натрия и пентоксид ванадия в количествах, обеспечивающих заданное отношение (К + Na)/V 4,5 и молярную долю натрия 0,75, в полученную смесь добавляют раствор серной кислоты (С 61,5%) в количестве, обеспечивающем молярное отношение + Na. 1,7,. затем вво-. дят силикагель до баланса. Полученг ную пасту гомогенизируют, подсушива-

т до влажности 35-45 мас.7о, вводят 1 мас,% карбометицеллюлозы (в перес- чете на сухой продукт) и формуют в виде гранул или колец, сушат на воз- г духе при 373 К в течение 1.0-15 ч и прокаливают при 573 К 2 ч.

Для получения 100 г катализатора указанного состава необходимо 7,5 г, 40 мл щелочного раствора, со- ю держащего в пересчете на оксиды 4,3 г и Na/) 8,6 г,33 мл серной кисло- ты (С 61,5%), содержащей 80,25,1 г, селикагеля 54,4 г и карбоксиметил- целлюлозы 1г.15

И р И м.е р ы 2-14. Аналогичны примеру 1, но отличаются соотношением основных компонентов: молярным отношением (K4Na)/V (примеры 4-7), долей дополнительного промотора - натрия 20 ( 2,3)., содержанием (примеры 4-7), соотношением SO,/(К О + + ) (примеры 1,8), типом и содержанием ПАВ,.вводимого при формовке катализатора (примерь 9-14). 25

П р и м е р ы 15-20 (для сравнения) . Аналогичны примеру 1, но имеют запредельные значения молярного отношения (К Na)/V, содержания ,доли дополнительного промотора -зо натрия и молярного отношения SO, / (КО + f ).. .

Активность образцов катализаторов при повышенном давлении и концентрации газовой смеси определяют в проточной установке. Условия испытания; давление 0,2 МПа, состав исходной газовой смеси, об. % SOi 50; O-j 50..Измерения проводят при 693 К на образцах катализатора с размером зерен Q О,18-0,32.. Варьируя расход газовой смеси от 0,4 до 14 нем /с, для каждого образца получают зависимось степени превращения 80 (в интервале ,Х 0,2-0,95) от времени концентрирования. . оценки активности образцов катализаторов используют значения времени контактирования, соответствую- щ ие X . 0,8.

Результаты испытания катализаторов, полученных по пркммерам 1-20, 50 представлены в таблице 1 ( К, iP-2 атм, степень превращения ,8).

Примеры 21-29. Аналогичны 55 примеру 1, но отличаются типом дополнительного промотора лития, введейног го в состав катализатора в виде ги- дроксида или сульфата.

35

„45

г

ю 15

20 25

зо +

Q

50

55

35

45

Примеры 30-31 (для сравнения) . Аналогичны примеру 1, но имеют запредельные значения доли вводимого лития.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Примеры 32-39. Аналогичны примеру 1, но отличаются типом дополнительного промотора магния, вводимого в состав катализатора в виде гидроксида или сульфата.

I

Примеры 40-41 (для сравнения). Аналогичны примеру 32, но име- . ют запредельные значения доли вводимого магния.

Результаты испытаний катализато - ров представлены в табл.З.

Примеры 42-28. Аналогичны примеру 1, но отличаются типом дополнительного промотора бериллия, вводимого в состав катализатора в виде гидроксида или сульфита. .

Примеры 49-50 (для сравнения) . Аналогичны примеру 42, но имеют запредельные значения Доли вводимого бериллия.

Результаты испытания представлены в табл.4.

Данные приведенные в табл.1-4, показывают, что в реакции окисления 80,, осуществляемой под давлением, наблюдается увеличение активности - снижение времени контакта в 1,5-:2,5 раза при увеличении равновесной конверсии диоксида серы до 99,95-99,99%, З меньшении объема перерабатываемых газов и соответствующем уменьшении размеров аппаратуры,- а следо.вательно и металлоемкости системы. КроМе того, удельньй расход катализаторов снижается в 6-7 раз в сравнении с процессом контактного окисления диоксида серы при обычном давлении.

Формула и. S обретения

Катализатор для окисления диоксида серы в триоксид, включающий пен- таоксид ванадия, оксид калия, триоксид серы и носитель - силикагель, отличающийся тем, что, с целью пойьшгения активности катализатора при повьшенном давлении, он дополнительно содержит оксид металла, вьхбранного из группы, включающей кат- рий, литий, магний,,бериллий, при следующем содержании компонентов, г мас.%:

ООООООчОГ О СЧСТЧ1Л

о о о - - - - - - м

СГ1 %О%ОчО«Ч1Г|1ЛСМГ Г 1Л

см

in Ш1Г|1ЛЮГ чГ ОСЧ1П1Л

см еЧс ЫсМчО -- ООСЧСч|

ш см

1Л Ш1П1ОШО С ОЮЮ MMrac4«-c4cs|-(SrJ

sf )- inOvOOf r - cvJeMCviCNi -гчсчсоооо

lГylГllЛ O г о

1Г| tnmiOlAOOOOmin

A « A вч «t «ч «

..чО«-

i-.i--.

Ю (M

OOOU OOiO O

f irv

о oooooooooo

1П1П ПШ П1ПООЮ П iri-Jt- PlfOinin- -

estv iO r eOffiO N

O OCЧгnOOГ fO r-V-- - - - .

CO « f fn fO OO tn

OOOOr- vOO-OOO inminm4Oins)

ts|tSr f4 O - -OCMtS

tninintnincs y - mm

CNC4r Jr -fM M- tSCM

СЛ CO о o СЛ p « « p

..

tvfcOO - - емого

r CTvi otoooeftp -

..« vO n- ncr - ti iin oco

щ Л1Пи-|ОООО1Л Л ,j JЬ«-- pчr

1 чг %1-ыг,(

1Л

- « 4inOOOOOC in ОО - Ч«-«--.-«-ОсЧ

о о о о о о о о о о

mininininoinOinin

vf- f- - f«inf in-

счго- ш огчооочо СЛсоглр С Г {ОгЛ