Способ термического разложения серной кислоты

 

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических т еспубпик () il 004260 (6т) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 011281 (21) 3357933/23-26 (ggjМ К э с присоединением заявки №(23) Приоритет—

С 01 В 17/90

Гоеударетоенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

1ЩУДК бб1.248 (088.8) Опубликовано 15.0333. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 150383 (54) СПОСОВ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к процессам каталитического термолиза серной кислоты и может быть использовано в термохимических сернокнслотных циклах получения водорода.

Известен способ каталитического разложения серной кислоты, заключающийся в ее испарении и пропускании паров через твердофазный катализа- ц тор при 700-950 С и времени контакта 0,7-0,9 а. Разложение кислоты проводят на катализаторе, представляющем собой окись железа F е Ов, нанесенную на носитель (силикагель, А1 Оз) (1 ) . г

Способ характеризуется уменьшением выхода сернистого ангидрида ввиду недостаточной термостабильности катализатора в условиях реакции, заключающейся в изменении пористости катализатора, уменьшением его удельной поверхности и разрушением носителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- 25 мому результату является способ термического разложения отработанной серной кислоты путем контактирования ее при. 450-бОО С с расплавленным катализатором, содержащим пиросульфат калия и пятиокись ванадия.

Прн каталитическом термолизе серной кислоты по данному способу получают газ состоящий в основном из серного, ангидрида, .выход же сернистого ангидрида не превышает 20%$2). ,Цля увеличения выхода сернистого ангидрида необходимо повысить температуру процесса до 750=950 С, но при этом происходит термическая диссоциация пятиокиси ванадия с образованием трудно растворимых-соединений четырехвалентного ванадия, что приводит к загустеванию расплавленного катализатора и не дает возможности добиться высокого выхода сернистого ангидрида.

Целью изобретения является повышение выхода сернистого ангидрида при высокотемпературном каталитическом термолиэе Нз504 °

Поставленная цель достигается тем, что разложение обработанной серной кислоты осуществляют путем пропускания ее через слой расплавленного катализатора, содержащего. сульфат и пиросульфат калия и окись железа в количестве 1,8-9,5 вес.Ъ 2-14 мол.Ъ) окиси железа при высоте слоя катализатора 20-100 мм и температуре

750-950 С.

1004260

В качестве сульфатного соединения калия используют сульфат или пиросульфат калия.

При содержании 1е О в катализаторе "менее 1,8 вес.% и высоте слоя катализатора меньше 20 мм выход 5

50 . резко снижается. Повыаение содержания окиси железа выше 9,5 вес.% приводит к выделению части окиси железа в виде твердой фазы, в результате чего увеличивается вязкость катализатора и наблюдается его загустевание, что сопровождается существенным снижением выхода сернистого ангидрида.

При высоте слоя катализатора око- 15 ло 100 мм достигается достаточно близкий к равновесному выход сернистого ангидрида, при дальнейшем увеличении высоты слоя происходит возрастание гидравлического сопротивления системы.

Нижний предел температуры обусловлен сульфатизацией окиси железа

Равновесный выход 50

Примечание

Выход

S0,%

Т, Н, оС мм

Условия разложения

Состав катализатора

99,0

76„5

1,0 900 60

2,0 900 60

6,0 900 60

83,8

98,0

94,0

85,0

86, 0

14,0 900

16,0 .900

84,3

75,0

89

84,0

Расплав загустевает

84,5

6,0 900 60

94,0

89

89,0

84,9

78,1

86,0

14,0

13,0

13,0

13,0

900

87,0

87,0

87,0

900 20

82,9

89,0

89,0

900 100 85, 7

89,0

86,0

62,3

78,0

88,1

130

13,0 900

13, 0 750

87,0

67,0

87,0

87,0

87,0

83,5

92,0

13,0 850 60

13,0 950 60

14

Прототип

55,0 Я О = 45%

24,0

550 400 16, 1

900 400 60, 0 89, 0

55,0 ч О = 45%

К 6 0р Кх5 04 Гз О мол.% мол.% мол.% при температурах ниже 750оС с образованием каталитически неактивных сульфатов железа, верхний предел снижением полезной разности температур между температурой теплоносителя и температурой в реакторе при передаче тепла для разложения кислоты в условиях термохимических сернокислотных циклов получения водорода.

Пример. Опыты проводят в реакторе барботажного типа. Серную кислоту концентрацией 94 вес.% подают под слой расплавленного катализатора при массовой скорости 1 r/ã ч.

Концентрацию сернистого ангидрида в газе определяют йодометрическим методом. Из реакционных газов конденсируют серную кислоту, концентрацию которой замеряют титрованием

0,5 н раствором щелочи. На основании полученных данных рассчитывают выход сернистого ангидрида.

Результаты опытов представлены в таблице. 0 диссоциирует расплав загустевает

1004260

Формула изобретения

Составитель Л.Темирова

Техред М.Тепер

Редактор М.Товтин

Корректор В. Бутяга

Заказ 1776/25 Тираж 469

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из вышеприведенной таблицы, осуществление предлагаемого способа позволяет при содержании оки.. си железа в расплавленном катализаторе 1,8-9,5 вес.Ъ (2-14 мол.Ъ ), высоте слоя катализатора и температурах 750-950 С получить близкий к равновесному выход сернистого ан- . гидрида. Кроме того, применение предложенного способа повышает химическую и термическую стойкость катализатора, приводящая к увеличению срока его эксплуатации.

1. Способ термического разложения серной кислоты с получением серного и сернистого ангидрида путем контактирования ее с катализатором, содержащим сульфатные соединения калия и окись металла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения выхода сернистого ангидрида, в качестве окиси металла используют окись железа в количестве 1,89,5 вес.Ъ и процесс ведут при высоте слоя катализатора 20-100 мм.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и .й с я тем, что в качестве сульфатного.соединения калия используют сульфат или пиросульфат калия.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю-, шийся тем, что процесс ведут при

750-950 С

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Масленников Б.М. и др. Каталитический термолиэ серной кислоты на неплатиновых катализаторах. — Вопросы атомной науки и техники. Серия Ътомноводородная энергетика и технология", вып. 2, {9), М. 1981.

2. Авторское свидетельство СССР . 9 688427, кл. С 01 В 17/90, 1979.