Катализатор для окисления о в о Советский патент 1976 года по МПК B01J23/22 B01J23/02 

(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ SOj в SOz

1

Изобретение относится к производству катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный, в частности к производству ванадиевых катализаторов.

Известен катализатор для окисления SO2 в SOz, содержащий VaOs или VO2, промотор, например K2SO4, KHSO4 или K2S2O7, носитель и пластификатор - гипс 1.

Известен также катадизатор для окисления SO2 в SOz, содержащий соединение ванадия, промотированное фосфатом щелочного или щелочноземельного металла, на кизельгуре 2.

Известен также катализатор, содержащий пятиокись ванадия, промотированную бисульфатом калия, на носителе - белой саже со связующим - фосфатом алюминия 3.

Однако известный катализатор имеет недостаточно высокие активность и механическую прочность.

С целью повыщения активности и механической прочности катализатора и снижения температуры зажигания в качестве связующего предлагаемый катализатор содержит фосфат устойчивого многоядерного соединения

циркония при следующем содержании компонентов, вес. %:

Пятиокись ванадия8-10

Пиросульфат калия33,5-41,9 Фосфат устойчивого многоядерного соединения

циркония6-18

Белая сажаОстальное.

По предлагаемому способу в щихту, состоящую из V2O5, K2S2O7 и белой сажи, в качестве связующего вводят гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония (молярное отнощение фосфора к цирконию составляет 0,16-1).

Введение в шихту геля фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония на стадии формования придает катализаторной массе хорошую формуемость. На этой стадии гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония является пластификатором.

На стадии сущки катализатора происходит удаление химически связанной воды из геля

фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония, которое вызывает предварительное формирование пористой структуры катализатора при низкой температуре. Прокаливание жатализаторяой массы до ЗООС сопровождается частичным разложением геля фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония с выделением окислов азота. Этот факт рассматривается как дальнейшее формирование пористой структуры катализатора при высокой температуре. В этих двух последних стадиях гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония выполняет роль порообразователя как низкотемпературного, так и высокотемпературного Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония получают путем добавления к водному раствору устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония концентрированной фосфорной кислоты с плотностью 1,83 г/см. Количество добавляемой воды для приготовления .водного раствора устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония постоянное и выбирается таким, чтобы получить достаточно пластичную катализаторную массу. Количество добавляемой концентрированной фосфорной кислоты к водному раствору устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония также постоянно и составляет в пересчете на Р2О5 3% от веса катализатора. Пример. 1. 50 г оксинитрата циркония растворяют в 300 мл воды и выдерживают в течение суток. Затем раствор выпаривают в водяной бане при температуре ВО-85°С в течение 3 - 4 суток до получения твердой соли устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония. Полученное устойчивое многоядерное соединение нитрата циркония содержит 50,4% ZrOa- 13,8 г устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония растворяют в 50 мл воды и добавляют 2,3 мл концентрированной фосфатной кислоты с плотностью 1,83 г/см. Образовавшийся гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония в количестве 68,0 г перемешивают с заранее приготовленной шихтой, которая содержит 10 г V2O5. 41,9 г K2S2O7 и 38,1 г белой сажи с удельной поверхностью 50 . Из приготовленной пластичной массы формуют методом экструзии гранулы, высушивают их при комнатной температуре 12 час и при 110°С в течение 6 час, затем лоднимают темлературу со скоростью 100°С/час до 300°С и выдерживают при этой температуре 1 час, после чегО повышают температуру до 500°С и прокаливают в течение 5 час. На стадии сушки и прокаливания удаляются химически связанная вода и окислы азота. Полученный катализатор имеет следующий состав, %: VgOs 10, K2S207 41,9, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 10, белая сажа 38,1. Пример 2. Приготавливают гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов (фосфорная кислота с плотностью 1,83 г/см в пересчете на Р2О5, устойчивое многоядерное соединение нитрата циркония в пересчете на ZrOa (Р2О5: Og: Н2О 1 ; 1 : 16,6) и в количестве 60,1 г перемешивают с шихтой, состоящей из 8 г V2O5, 33,5 г K2S2O7 и 52,5 г белой сажи. Полученную катализаторную массу формуют, сушат и прО;каливают. Катализатор имеет следующий состав, %: VaOs 8, KgSaO 33,5, фосфат устойчивого мноядерного соединения циркония 6, белая сажа 52,5. Пример 3. Приготавливают гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов: PaOs: ZrOa: : 2 : 16,6 и в количестве 66,1 г перемешивают с шихтой (8 г Ов, 33,5 г K2S2O7, 49,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают. Катализатор имеет состав, %: VjOs 8, K2S207 33,5, фосфат устойчивого многоядер«ого соединения циркония 9, белая сажа 49,5. Пример. 4 Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов Р2О5 : ZrO2 : Н2О 1 : 3 : 16,6 в количестве 72,0 г перемешивают с шихтой (8 г 205, 33,5 г K2S2O7, 46,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают. Катализатор имеет состав, %: VjOg 8, K2S2O7 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 42, белая сажа 46,5. Пример 5. Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов Р2О5: ZrO2: Н2О 1:4:16,6 в количестве 77,9 г леремешивают с шихтой (8 г V2O5, 33,5 г K2S2O7, 43,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают. Катализатор имеет состав, %: V2O5 8, K2S207 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 15, белая сажа 43,5. Пример. 6. Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов Р2О5 : ZrO2: :5 : 16,6 в количестве 83,9 г перемешивают с шихтой (8 г V2O5, 33,5 г K2S2O7, 40,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, %: V2Os 8, K2S2O7 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 18, белая сажа 40,5. Степень превращения SO2 в 5Оз на предлагаемом катализаторе определяют в станартных условиях при содержании 10% SO2 в газовоздушной смеси при температурах 20 и 485°С и объемной скорости 4000 Результаты испытаний катализаторов, приготовленных по примерам 1-6, приведены в таблице. Насыпной вес полученного катализатора 25 составляет 0,66 - 0,78 г/см. 5 10 15 Формула изобретения Катализатор для окисления SO2 в 5Оз, содержащий пятиокись ванадия с промотором, например пиросульфатом калия, белую сажу и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и механической прочности катализатора и снижения его температуры зажигания, в качестве связующего катализатор содержит фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония при следующем содержании компонентов, вес. %: Пятиокись ванадия8-10 33,5-41,9 Пиросульфат калия Фосфат устойчивого многоядерного соединения 6-18 циркония Остальное. Белая сажа Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт. св. № 116093, кл В 01 j М/52; 1958 г. 2.Германский патент № 649401, кл. 12g 11/46, 1937г. 3.Авт. св. № 170915, кл. В Olj 11/82; 1965г.