Способ приготовления катализатора для окисления диоксида серы высоких концентраций в кипящем слое Советский патент 1992 года по МПК B01J37/02 B01J23/22 B01J23/02 

Изобретение относится к производству катализаторов для окисления диоксида серы и может быть использовано в производстве серной кислоты при переработке газовых смесей с повышенным содержанием диоксида серы в кипящем слое,

Цель изобретения - получение катализатора с повышенной активностью за счет использования в качестве носителя силика- геля или алюмосиликата с удельной поверхностью 250-400 м2/г и суммарным объемом пор 0,7-1.0 смэ/г, предварительно прокаленного при 700-750°С в течение 2-3 ч, проведение пропитки водным раствором, содержащим метгванадзт калия 40-80 г/дм-, в пересчете на V20s. сульфат калия 120-140 г/дм3 и дополнительно сульфат

магния семиподный 20-50 г/дм3, и прокалки катализатора при 650-750°С в течение 2-3 ч.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Силикагель в количестве 1 л с диаметром зерна 0.2-1,5 мм. удельной поверхностью 250 м /г, объемом пор 0.7 см /г прокаливают при, о течение 2 ч. Охлажденный модифицированный носитель пропитывают водным раствором активных компонентов с концентрацией по метаванадату калия 40 г/дм , в пересчете на V20s, сульфату калия 120 г/дм и сульфату магния(Мд504-7Н20)20г /дм3, при соотношении Ж:1 1,5 и температуре 80-УОиС о течение 2 ч. Затем контактную массу отде«J Х|

О

fc

г

ел

ля1ОТОТ гт1 .т про; огп p9ci г; п;1 .сушат пр: мнУ С в те t-.-. .- 5 ч и прок;) 3 ч при (;5П°С.

Готе J;:.; кльтпмс--.: о .одержит : додую- щие компоненты, мае. ,..-: Л.Ю5 6.8; 11, MgO 0,42; SI02 77.8: с ; ;- -гт-ион 4,2.

Катл;:;: исп : ,:-.-зт на активность & проце с-j скисленн:. : : .о:-с:1да серы к проточной уст .-ков с. с из гг,- РЫХ смесях сост.о-за 12oG.%SiCb.. 12об.% г... остальное гелий при д /к/нли Q &.(Му Па и температуре 4203С и -if- хонтвктирог эния газопой см а си с к а™ г меггером 0,1 с и при 485°С Б течение 0,05с.

Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе г. 420°С соаавляет 64%.

П р и м с р 2. Силикэгель, содержащий до 5 мас.% , в количестве 1 л с диаметром 0,2-1,5 мм, удельном прперхностью 325 м /г и объемом nopO.Ef см /г. прокаливают при 725°С в течение 2,5 ч. Охлажденный модифицированный нссиггпь пропитывают растьором активных компонентов с концентрацией по метаванадату калия 60 г/дм3 (в пересчете на V2Оз.сульфату калия 130 г/дм3 и сульфату магния (McSO«) 7I120) - 35 г/дм3 при соотношении Ж:Т - 1,5 и температуре 80-90СС в течение 2,5 ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 119°С в течение Л ч и прокаливают при 700°С в течение 2,5 ч.

Готовый катализатор содержит следующие количества актит-ных оксидов, мас.%: V20s7,9; КаО 12,6; MgO 0.6: носитель осталь- мое.

Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 66 мас.%.

При г.. е р 3. Силмкагель, содержащий не более 5 мас.% А1гОз. в количестве 1 л с диаметром зерна 0.2 1.5 мм. удельной поверхностью 400 и суммарным объемом пор 1,0 прокаливают при 750°С 3 ч. Охлаж/;гнный модифицированный носи- тель пропитывают водным раствором активных компонентов с концентрацией по метаванздлту калия - 8-0-с/дм (в пересчете на VjOs). су.-.ьфзту кзлич 14С -/дм3 и сульфату магния (ГИоЗО-r 7Н:0) 50 г/дм3 при соот- ношении ;;:Т - 1,5 и температуре 80 90 С в течение 3 ч. Затем контактную массу отделяют отизОыткп пропито ягчо растрора. сушат при 120°С о течен-ио 3 ч и прокаливают при 750°С о течение 2 ч.

Готогнй к:, сс.-.срчит следующие количества актиг ны оксидов, мдс.%: VrO1-, 9.9; К;0 Ы.2: М/.О 0.71;: носи-.опь остальное. Степень охислсмия диоксида серы

ii. . -нес) , М ,::пгоро при 420°С состаля- ст Gij%.

Г р и м о р f рапнптелы;ый). Силика- г.-- ; ,, с.с..сяцни до 5 мас.% Л1;Юз, в колм- чг.г-.тос 1 л с диэмотрум зерн 0.2 1,5 мм, с у/ : .льной поверх( Г:сгью 200 м: /г и суммар- (;. оГьемом пер 0,5 см3/г прокаливают npi: 6ijOcC в течение 1 ч ч атмосфере возду- хг;. Охлажденный модифицированный носи- толь пропитыаают водный раствором актыгзш.гх компонентов с концентрацией по мел эвзмадату калил GO г/дм (р пересчете на VzCs). сульфату кллия 130 г/д,.,3 и сульфату магния (MgS04-7H20) 35 г/дм3 при соотношении Ж:Т 1,5 и температуре 80 90°С в течение 2,5 ч. Затем кoнтaкт iyю массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 110°С в течение 4 ч и прокаливают 2,5 ч при 700°С.

Готовый катализатор содержит следующие количества активных оксидов, мас.%; V20a 3,0; K20 10; MgO 0,35; носитель остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 36%.

П р и м е р 5 (сравнительный). Силика- гель, содержаи),ий до 5 мас.% АЬОз, в количестве 1 л с диаметром зерна 0,,5 мм с удельной поверхностью 450 и суммарным объемом пор 1.2 см /г, прокаленной при 800°С в течение 4 ч. Охлажденный модифицированный носитель пропитывают водным раствором активных компонентов с концентрацией по метаванадату калия - 60 г/дм (в пересчете на V205), сульфату калия 130 t/дм и сульфату магния (MgS04 7H20) - 35 г/дм при соотношении Ж:Т 1,5 и температуре 80-90°С в течение 2,5 ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 110°С в течение 4 ч и прокаливают 2,5 ч при 700°С.

Готовый катализатор содержит следующие количества активных оксидов, мас.%: 5,8; «20 8,9; MgO 0,30; носитель - остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 30%.

Л р и м е р 6 (сравнительный). Силика- гель, содержащий до 5 мас.% АЬОз. в количестве 1 л с диаметром зерна 0.2-1.5 мм с удельной поверхностью 325 и суммар- ным объемом пор 0.85 см /г прокаливают в атмосфер: роздуха при 725°С о течение 2.5 ч. Охлажденный модифицированный носитель пропитывают водным рэствооом активных компонентов с концентрацией по метапанадату кэпия 30г/дм° (п пересчете на V;0;.). сульфату кэлия 100 г/дм3 и сульфату магния (MgSO/j 7H20) 10 г/дм3 при соотношении Ж:Т - 1,5 и температуре 80-90°С п

течение 2,5ч. Затем контактную f-saccy отделяют от избытка пропиточного раствора, су- шэт при 110°С в течение А ч и прокаливают 2.5 ч при 700°С.

Готовый хзтализптор содеру/г.т следующие количества активных оксидов, мас.%: УаОбЗ.б; К20 8.2; М-0 0,22; носитель остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 34%.

Пример (срзенительный). Сипика- гель, содержащий до 5% Л120з. о количестве 1 л с диаметром зерна 0,2- 1,5 мм, с удельной поверхностью 325 м2/г и суммарным объемом пор 0,85 прокализзют в атмосфере воздуха при 725°С в течение 2,5 ч. Охлажденный модифицированный носитель пропитывзютподным раствором активных компонентов с концентрацией по метзванадзту калия 100 г/дм3 (в пересчете на V20s). сульфату кдлия 150 г/дм3 и сульфату магния (MgSO-r7H20) 70 г/дм при соотношении Ж:Т 1.5 и температуре 80-90°С в течение 2,5ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 110°С в течение 4 ч и прокаливают 2.5 ч при 700°С.

Готовый катализатор содержит следующие количества активных оксидов, мас.%: V20s 11,2; toO 14.7; MgO 1.12: носитель остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 39%.

Примерв (сравнительный). Силика- гель, содержащий до 5 мас.% . в количестве 1 л с диаметром зерна 0,2-1.5 мм, с удельной поверхностью 325 м2/г и суммарным объемом пор 0,85 см /г прокаливают в атмосфере воздуха при 725°С в течение 2,5 ч. Охлажденный модифицированный носитель пропитывают водным раствором активных компонентов с концентрацией по метаванадэту калия 60 г/дм (в пересчете на VzOs). сульфату калия 130 г/дм3 и сульфату магния (MgSO-s- 7H20) 35 г/дм3 при соотношении Ж:Т 1.5 и температуре в течение 2,5ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 110°С в течение 4 ч и прокаливают 1 ч при 600°С.

Готовый катализатор содержит следующие количества активных оксидов, мас.%: V20s7,9; fcO 12.6; MgO 0.60; носитель остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 37%.

П р и м е р 9 (сравнительный). Силика- гель, содержащий до 5 мас.% АЬОз, в количестве 1 л с диаметром зерна JD,2-1.5 мм. с удельной поверхностью 325 и суммарным объемом поп 0,05 см /г пооклливают в атмосфере :,з: ду::& при в течение 2,5 ч, Охлаждзшшй модифицированный носитель пропит пзют водным растворомактивных компонентов с концентрацией по мэтавс1надзту калия 60 г/дм3(п пересчете на V205), сульф,-пу кслия 130 г/дм3 и сульфату магния (МдЗОч- 7Н20) 35 г/дм3 при соотношении Ж:Т 1,5 и температуре 80-90°С в

0 течение 2,5 ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 110°С в течение 4 ч и прокаливают при 800°С 4 ч.

Готовый катализатор содержит следую5 щие количестоа активных оксидов, мас.%: V205 7,9; К20 12,6: MgO O.GO носитель остальное. Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 38%.

0 П р и м е р 10. Алюмосиликат, содержащий 2 мас.% А(20з. в количестве 1 л с диаметром зерна 0,2-1.5 мм с удельной поверхностью 250 м2/г, объемом пор 0,7 см3/г прокаливают при 700°С в течение 2 ч.

5 Охлажденный модифицированный носитель пропитывают водным раствором активных компонентов с концентрацией по метаванадату калия 40 г/дм (в пересчете на V20s) сульфату калия 120 г/дм3, сульфату

0 магния (Мд50/г7Н20)20г/дм3 при соотношении Ж:Т 1,5 и температуре 80-90°С в течение 2 ч. Затем контактную массу отделяют от избытка пропиточного раствора, сушат при 100°С в течение 5 ч и прокаливают

5 при650°СЗч.

Готовый катализатор содержит следующие количества компонентов, мас.%: V205 6.7; «20 11,4; MgO 0.42; сульфат ионов 4,1; 5Ю2 75.9: А120з 1.5.

0Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при 420°С составляет 64%.апри485°С96%.

Аналогично готовят катализаторы по примерам 11-18.

5В таблице представлены параметры синтеза и характеристики химического состава и активности катализаторов.

Как видно из представленных данных, катализатор, полученный предлагаемым

0 способом, имеет высокую активность при переработке гззов с повышенной концентрацией диоксида серы под давлением. Так. степень окисления диоксида серы на настоящем катализаторе при 420°С превосходит

5 известный но 24-26% и имеет одинаковые с последним прочностные характеристики на истирание. I .r.itoc за месяц катализатора по изобретению п условиях кипящего слоя со- стаьллет около 0,5%-в месяц. Предлагаемая контактная мзссз термостабильна, что обуслопломо температур:1 здания. Вес укзззн;1- . бильпог.гь его работы. Ф о f: г у л и 11 з о Cticcco пр|-;гото

дт: r-::-;:.;-f-;(ИЯ ДИОКСИД

центр :ц.- з кипим.:. HOChro.1.;-; ГОДНЫМ рЗСТ

мят&пг. калия п cne/Vv.o -iv.rt repiHoo&p щ и и с тем, что, катализатора с псзиа

ю сс. Р е т с и и 9. си; : ; г:з 1й/ 1;:- ат()ра ч серы высоких кон- crioe п /тсм пропитки ь-сром. включающим сульфпт калия, с по- .оотг.сЛ. отличаю- е целью получения енной активностью,

0

с качестве нос1с.теля используют силикэгеиь ипи алюмося/н клт с уде/ш ой поверхностью 250-400 и /г и суммарным объемом пер 0,7-1,0 crij/r. предварительно npoica- «ояный при 7СО-750°С с течение 2-3 ч, про- питку ведут водным раствором, содержащим метаванадят калия 40-80 г/дм в пересчете на пентпксид ванадия, сульфат калип 120-140 г/см3 и дополнительно семизодный сульфат магния 20-50 r/Ass3, и термообработку осуществляют при 630-750°С в течение 2-3 ч.

Изобретение касается каталитической химии, в частности приготовления катализатора для окисления серы высоких концентраций в кипящем слое. Цель - получение катализатора с повышенной активностью. Для этого ведут пропитку носи- теля-силикэгеля или алюмосиликата с удельной поверхностью 250 400 м2/г и суммарным объемом пор 0,7 1 см3/г. При этом носитель предварительно прокаливают пр и 700-750°С в течение 2 -3 ч. Пропитку ведут с помощью водного раствора, содержащего метаванадат калия 40-80 г/дм (в пересчете на V20s), сульфат калия 120-140 г/дм и семиводный сульфат магния 20-50 г/дм3. Затем смесь прокаливают при 650-750°С в течение 2-3 ч. Полученный катализатор обеспечивает степень окисления диоксида серы при 420°С 66% против 36%, а при /185°С до 98%. 1 табл. С/ г