Катализатор для окисления сернистого ангидрида Советский патент 1978 года по МПК B01J23/22 B01J23/02 B01J21/08 C01B17/68 

Изобретение относится к области производства ванадиевых катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный.

Широко известен бариево-алгомо-ванадиевый катализатор (БАВ), применяемый в промышленности для окисления сернистого ангидрида. Катализатор состоит из окислов калия, алюминия, кремния, бария и пятиокиси ванадия, а также хлористого калия ,1.

Известен промышленный катализатор для окисле П1Я сернистого ангидрида, состоящий из окиси калия и иятиокиси ванадия на алюмосиликатиом носителе (КС) 2|.

1)Л 1жайн1им ре нением ноставленной задачи является катализатор для окисления сернистого ан1-||Д 1ида, состоящи из окиси калия и нятиокиси ванадия на носителе-диатомите. Катализатор обладает высокой активностью.

Однако после продолжительной работы нри температурах выше 600-620°С активность его постепенно снижается и далее не восстанавливается 3.

Цель изобретения - увеличение термостабильности катализатора при сохранении его высокой активности.

Это достигается тем, что катализатор состоит из окиси калия, пятиокиси ванадия н носителя-мари1алита и аморфной двуокиси

содержании компокремния, при следующем

о/ . нентов, вес. /о

Иятиокись ванадия4,0-9,0

Окись калия4,2-14,0

Двуокись кремния6,0-15,0

МарщалитОстальное

Отличительным признаком изобретения является то, что катализатор в качестве носителя содержит мари1алит и аморфную двуокись кремния.

Катализатор готовят иутем смеиюния маригалита с иголочным раствором ванадатл калия, гелем кремии1М ой кислоты, эти.исиликатом I сериой кислотой при рИ 4-5.

Доля двуокиси кремния в составе аморфного кремнезема, вводимо в виде этилсиликата составляет 10- 50 вес. %. Марнгалит иредварительно прокаливают нри 600-800°С в течение 2-4 ч или обрабатывают серной кпслотой. Контактную массу, иолученную в виде гранул, сущат на воздухе при 540-620°С 2-4 ч.

Пример 1. Марщалит (содержащий SiO2 93-94%) в количестве 100 г, прокаленный при 600°С 3 ч, смещивают с 52,3 г гидрогеля кремниевой кислоты влажностью 79% н тщательно перемещпвают. К полученной смеси приливают 58,5 г (47,3 мл) щелочного раствора ванадата калия (концентрация VoOs 147 г/л, мольное отноптенис К2О и VzOs равно 2,5:1) и затем небольшими порциями добавляют 9,3 г (6,2 мл) раствора серной кислоты (1:1 об.) доводя рН пульпы до 4-5, после чего приливают 13 г (12,35 мл) этилсиликата (содержание Si02 40 вес. %) и смесь тщательно гомогенизируют. Контактную массу, нодсзшенную до влажности 30%, экструзируют. Гранулы просушивают при ПО- 120°С 3 ч и затем прокаливают прп 560°С 3 ч. Полученный катализатор имеет состав, вес. %: Маршалпт76,8 УгОз5,0 К206,5 SiOs аморфная11,7 Прнмер 2. Аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 105 г маршалита, 35,7 г гидрогеля кремневой кислоты (влажность 75%), 63 г (54,7 мл) ванадатного ш,елока (концентрация 205 146 г/л, мольное отношение К20 и V2O5 равно 2:1), 8,25 г (5,5 мл) серной кислоты (1:1 об.) н 7,45 г (7,1 мл) этилсплнката. Гранз-лы катализатора просушивают при ПО-120°С 4 ч и затем прокаливают нрн 540°С 4 ч. Полученный каталнзатор имеет в своем составе, вес. %: пятнокнсн ванадия 5,7; окиси калия 5,9; аморфной двуокиси кремния 8,5; маршалита 79,9. Пример 3. Маршалит обрабатывают серной кислотой (1:1 об.) при 80-90°С и далее отмывают водой от сульфат-ионов. Далее аналогично примеру I готовят контактную массу из 98 г маршалита, 83 г гидрогеля кремневой киелоты влажиоетью 75%, 126 г (97,5 мл) ванадатного щелока (концентрация V20s 159 г/л, мольное отношение К20 и V2O5 равно 3:1), 22,5 г (15 мл) серной кислоты (1:1 об.) н 5,75 г (5,5 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора просушивают при ПО-120°С 6 ч и затем прокаливают нри 620°С 2 ч. Полученный катализатор имеет состав, вес. %: пятнокисн ванадия 8,7; окисн калия 13,4; аморфной двуокиси кремния 12,9; маршалнта 65,0. Пример 4. Диалогично примеру 1 готовят контактную массу из 100 г марн1ал1гга, 24,8 iгидрогеля кремиевой кислоты (влажность 75%), 59,0 г (51,4 мл) ванадатного щелока (концентрация 205 146 г/л, мольное отношение К2О н VzOs равно 2: 1), 7,95 г (5,3 мл) серной кислоты (1:1 об.) и 3,4 г (3,2 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора просушпвают нри 110-120°С 4 ч и прокаливают при 600°С 2 ч. Катализатор имеет в своем составе, вес. %: цятиокиси ванадия 5,9; окисн калия 6,1; аморфной двзокиси кремния 6,0; маршалита 82. Прнмер 5. Аналогично примеру I готовят контактную масеу нз 100 г маршалита, 54 г гидрогеля кремневой кислоты (влажность 75%), 132 г (102 мл) ваиадатиого щелока (концентрация 265 159 г/л, мол1Л1ое отношеиие К2О н VaOs равно 3:1), 23,2 г (15,5 мл) серной кислоты (1:1 об.) и 32,4 г (30,8 мл) этилснликата. Гранулы катализатора подвергают сушке при ПО-120°С 3 ч и прокалке нри 550°С 2 ч. Полученный катализатор имеет в своем составе, вес. %: нятиокиси ванадия 9,0; окиси калия 14,0; аморфной двуокиси кремиия 15,0; маршалнта 62,0. Пример 6. Аналогично примеру 1 готовят коитактную массу из 100 г мари1алита, 52 г гидрогеля кремневой кислоты (влажность 75%), 40,3 г (35 мл) ванадатпого щелока (концентрацня V205 146 г/л, мольное отношение К20 и V2O5 равно 2:1), 5,3 г (3,54 мл) серной киелоты (1:1 об.) и 3,45 г (3,25 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора проеунгивают нрн ПО-120°С 6 ч и прокаливают нри 580°С 2 ч. Получеппый катализатор имеет в своем составе, вес. %: иятиокиси ванадия 4,1; OKMCTI калия 4,2; аморфной двуокнсн кремния 11,3; маршалнта 80,4. Катализатор оиробоваи в лабораториых условиях. Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 1. Таблица 1

Испытания катализаторов на активность проводят в проточной установке црн объемной

скоростц 4000 и начальной концентрации сернистого газа в воздухе 10 об. %.

При одинаковом общем объеме пор катализатор на осиове маршалита обладает более круиными порами, сиособствующими достаточиой скорости трансиортировки реагентов и обратиой диффузии продуктов реакции.

Значения степеией иревращения после выдержки образцов катализаторов ири 700°С в токе реакциоиной смеси в течение 5, 20, 100 ч приведеиы в табл. 2.

Таблица 1

Таким образом, получен термостойкий ванадиевый катализатор, который имеет высокую активность при температурах выше 500°С и сохраняет ее после продолл ительиой выдержки в потоке реакционной смеси при 700°С.

Введение в состав ваиадиевого катализатора маршалита без добавления этилсиликата и геля кремневой кислоты, или с добавкой одного из ни.х не приводит к получению достаточно активного и термостойкого катализатора и ли1Ць только комбинация этих трех веществ является необходимым }тловпем создания ванадиевого катализатора, обладающего указанными свойствами.

Так, например значение стеиепп превращения, измеренной при 500°С, объемной скорости 4000 ч- и концентрации сернистого газа в воздухе 10 об. %, составляет:

для катализатора, приготовленного аналоriiiHO примеру 4 без введения геля кремиевой кислоты и этилсил1 ката - 54,0%;

с прибавлением только геля кремневой кислоты - 72%;

с нрибавлением только этилсиликата - 5 75%.

Фор м у л а и 3 о б р е т е и и я

Катализатор для окиелеиия сернистого ангидрида, включающий пятиокись ванадгш, 0 окись калия и носитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения термостабильности катализатора, в качестве носителя он содерл ит маршалит и аморфную двуокись кремния ири следующем содержании компо5 нентов, вес. % :

Пятиокись ванадия4,0-9,0

Окись калия4,2-14,0

Двуокись кремния6,0-15,0

МаршалитОстальное

0Источиики информации,

принятые во внимаиие ири экспертизе .Мухленов И. П. Тех1юло -ия катализатоИзд. «Химия, Л. 1974, с. 116.

ров, 2. .Мухленов П. П.

Технология катализато1974, с. 141. Изд. «Химия, Л.

ров, 3. Илларионов В.

В. Ванадиевые катализаторы для контактного производства серной кислоты, Л1., 1963, с. 15.