Катализатор для окисления диоксида серы в триоксид

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4249569/31-04 .(22) 25.05.87 (46) 07.10.89, Бюл, Е"- 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, Б.А,Артомасов, Т.Г.Репенкова и Ю.М.Бровкин (53) 66.097.3(088.8) (56) Авторское свипетельство СССР.

)(420328, кл. В 01 J 23/22, 1971.

Патент ФРГ Ф 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

Изобретение относится к катализаторам для окисления диоксида серы в триоксид при повышенном давлении, Цель изобретения — повышение активности катализатора при повышенном 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 мас,% V О основной промо-., тор — калий и дополнительный — нат . рий, при молярном соотношении (К+

+Na)/V = 4,5 и доле натрия в общем содержании промоторов $ q = 0,75 (5)) 4 В Oi J 23/22 23 02 С 01 В 17 69, . 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 15,640,9, 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 0,250,45, 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 MIIa. 4 табл. (имеет состав в пересчете на оксиды, Mac . 720Г 7 5 К20 4 3 N 20 8 6.

03 25 2; Si0 54 4

Катализатор получают следующим образом, К раствору гидроксида калия (С = 12 мас.%) добавляют гидроксид (или сульфат) дополнительного промотора — натрия и пентоксид ванадия в количествах, обеспечивающих заданное отношение (K + 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

БО / К О + Na О 1 = 1,7,, затем вводят силикагель до баланса. Получен-. ную пасту гомогенизируют, подсушива151264 ют до влажности 35-45 мас.%, вводят

1 мас. . карбометицеллюлозы (в перес". чете на сухой продукт) и формуют в виде гранул или колец, сушат на воздухе при 3?3 К в течение 10-15 ч и прокаливают при 573 К 2 ч.

Дпя получения 100 r катализатора указанного состава необходимо V Og

7,5 г, 40 мл щелочного раствора, со- 10 держащего в пересчете на оксиды К 0

4,3 r и Na O 8,6 г, ЗЗ мл серной кислоты (С = 61,5 ), содержащей БО 25,1 r, селикагеля 54,.4 r и карбоксиметилцеллюлозы 1 r. 15

П р и м . е р ы 2-14. Аналогичны примеру 1, но отличаются соотношением основных компонентов: молярным отношением (K+Na)/V (примеры 4-7), долей ,дополнительного промотора — натрия 20 р (примеры 2, 3)., содержанием V O < (примеры 4-7), соотношением SO /(К О +

+ Ма О) (примеры 1,8), типом и содержанием ПАВ, .вводимого при формовке катализатора (примеры 9-.1 4) . 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

Ч О „доли дополнительного промотора -30 натрия и молярного отношения $0 /(K О+

+ Na О).

Активность образцов катализаторов при повышеннбм давлении и концентрации газовой смеси определяют в проточной установке. Условия испытания: давление 0,2 ИПа, состав исходной газовой смеси,.об. $0 50, О 50..Измерения проводят при 693 К на образцах катализатора с размером зерен 40

О, 18-0,32,. Варьируя расход газовой смеси от 0,4 до 14 нсм /с, для каждого образца получают зависимось степени превращения $0 (в интервале

Х 0,2-.0,95) от времени концентрирования. Для оценки активности образцов катализаторов использ уют значения времени контактирования, соответствующие Х =. 0,8.

Результаты испытания катализаторов, полученных по приммерам 1-20, представлены в таблице 1 (T--693 К, Р=2 атм, степень превращения Х=0,8).

Пример ы 21-.29. Аналогичны 55 примеру 1, но отличаются типом дополнительного промотора лития, введенног

ro в состав катализатора в виде гидроксида или сульфата.

9 4

Пример ы 30-31 (для сравнения) . Аналогичны примеру 1, но имеют запредельные значения доли вводимого лития, Результаты испытаний представлены в табл,2, Пример ы 32-39, Аналогичны примеру 1, но отличаются типом дополнительного промотора магния, вводимого в состав катализатора в виде гидроксида или сульфата.

Пример ы 40-41 (для сравнения). Аналогичны примеру 32, но имеют запредельные значения доли вводимого магния, Результаты испытаний катализато ров представлены в .табл,3.

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

Пример ы 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

$0, 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%, уменьшении объема перерабатываемых газов и соответствующем уменьшении размеров аппаратуры,- а следовательно, и металлоемкости системы, Кроме того, удельный расход катализаторов снижается в 6-7 раэ в сравнении с процессом контактного окисления диоксида серы при обычном давлении, Формула и з о б р е т е н и я

Катализатор для .окисления диоксида, серы в триоксид, включающий пентаоксид ванадия, оксид калия, три-. оксид серы и носитель — силикагель, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора при повышенном давлении, он дополнительно содержит оксид металла, выбранного из группы, включающей нат- рий, литий, магний, . бериллий, при следующем содержании компонентов, мас ° :

151 2649

Триоксид серы

Гиликагель

Пентаоксид ванадия

Оксид калия

Оксид натрия или

Оксид лития или

Оксид магния или

Оксид бериллия

6,0-11, О

2,6-27,0

5,3-14,0

15,6-40,9

Остальное.причем молярное отношение суммы оксида калия и оксида металла к пентаок-. сиду ванадия составляет 3,5-5,0 при, молярной доле натрия 0,62-0,85, или лития 0,25-0,45, или магния 0,04-0, 2, !

О или бериллия 0,04-0, 10 °

1 а б л и ц а 1

Состав каталиэатора, нас

I "1""1

Молярное отновение

so,/к,о +, + Na O

При Иолярное мер отноиеиие (К+На) Время контак тироаания, с

" 1

Концентрация

ПАВ, мас.Х тин

ПАВ

sio что, 2,0

2 5

2,9 г,! г,2 г

2,5

10,4 з,з

16,9

5,7

8,6

8,6

5,4

55,2

78,2

1З,!

52,9

S7,4

45,6

5213

1,7

1,9

8,6

8,7

4,З

4,З

10,4

25,2 !

1,1

49,4

25,2

22,2

34,0

24,1

1,7

1,7

1,7

1,7

1,5

2,З

1,5

0,9

0,75

0,75

0,5

0,75

О, 75.

0,44

1 4,5

2 4,5

3 4,5

4 3,5

5 5,0

Ь 3 5

7 5,0

8 4,5

9 4,5

10 4,5

11 4,5

12 4,5

13 4,5

14 4,5

15 4,5

16 З,О

17 5,5

18 4,5

19 4,5

20 4,5

Иэвест- 4,Ь! ный хаталиэатор

0>75

О,62

0,85

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75 .

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7 г,о

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,7

1,4-3,6

О, 6-3,0

0,3-1,0

КИЦ

КИЦ

KNl

КМЦ

КМЦ

КИЦ

КМЦ

КМЦ

КИЦ

КМП

ПВС пвс пэо пзо

1 7,5

1 7,5

1 7,5

1 6,0

1 6,0

1 !1,о

11,0

1 7,5

0,5 7,5

2,0 7,5

0,5 7,5

2,0 7 ° 5

0,5 7,5

2,0 7,5

Для сравнения

1 7,5

1 5,0!

2,Î

1 7,5

1 7,5

1 7,5

7,8

4,З

6,6 г,6

2,8

3,9

5., I

7,!

4,3

4,3

4,3

4,3

4,3

4,3

4,3

8,6

7,2

9,8

5,3

7,7

9,7 !

4,0

8,6

8,6

8,6

8,6

8,6

8,6

8,6

25,2

25,г

25,2

15,7

22,4

29,9

40,9

29,6

25.,2

25,2

25,2

25,2

25,2

25,2

54,4

53,5

54,9

7о,г

ЬО,O

44,3 г7,0

50,0

54,4

54,4

54,4

54,4

54,4

54,4

0,9

1,е

1,6

1,9

1,7

1,4

1,О

0 9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

1532649

Ф и

О

»

ФО !

X I

° I О

О И

«а

С l О

»!

)—

° » ° »»

О

О

С4 ч»» е» » т

Ф

Ф в;гл

О Ж Ф

°

Ф ц Ф

Р.ОО

Са 1С О, Г.

О

Щ

О с4

Ю «С

О» в4

О

i»

Ф +

4I Ф

О

Ф HО а НМ

I Ц О Я

Ц ф и»-4

1 О f О

1 Е ОUI +

О 0О СОСО ОМО сЧВИ

a, s a л е в л в в

О ОО------СЧ

01»0 0 0СЧИUlС»ЪЛЛИ л в в л в л е е е е

СЧ О ИОИОЛ -»О

И Ul ц Ъ И И С »О СЧ Ul Ul

СЧ СЧ СЧСЧСЧ 0» СОСЧСЧ л а л в е л в в а «а

И И ИИИИОъСЧОИИ

N СЧ СЧСЧN»NÑ×a! СЧСЧ

СЧ N e»! Ul »e Ul О i0 Ch»» л а в е е е л а е л а

СЧ СЧСЧСЧ NN С»ЪOYl

ИИ ОUlОЪС ЪОЪЛI е. в л s в a a a a

OO0l»0 -ОЪ»0»

И Ul Ul И О О О О И Ul а е в в а s а а а в л

0»0 ° Л

6 8н5Ш5563 ллсллллл е в л а «а е а в в

ОООИОО ИИ

СЧ Ф»U1 л е е е «е е «е в «

О ОООООООООО

ИИИUlИUlООИИ

a a a в л л в л в в

U1 W W W РЪ С Ъ И И «С е» ДссЪ ССД43ЛЯОЪЯ

С Ъ ф °

И!3 ю3 и М

Ф °

Р О

E Ф

Ф X

Ф л

О Ж О о,й ЬГЬ

q 0 CO

О E О

Х ОССЪ +

О Ж

В Ф Я

0»8й

5 2sc

0 OосЧ )ÎOлс Ъ л s a a «a a л е а

° » — »» ъ

СЪ Л СЪ СЪ СО Ul а а а a « л а »

ООООС ОО ОРО

И ИUlUl»О И »-Иln

СЧ СЧ СЧ CV ñÎ «С»- »О СЧ СЧ л в л а В в в е а а

И Ul Ul И И СЧ ОЪ M Ul И

СЧ N СЧ N»- СЧ СЧ aC N N о сп с»ъ О О1 с 3 с л а а в s а а а л л е

О -СЧС ЪО е- -СЧОС»Ъ

ЛОЪЛ ОС ОС!О ОЪСЧО а а s е ° «л а «а О И С»Ъ О1 1 Ul О Се)

»»»»»»»»»» СЧ»» °

Ul cn Ul Ul O O O O cn Ul

a a a в е в Е a a a

С. Л1 Л О О Л лллллллллл в л а в в в a a в а

Ф ОЪИОО ОООСЧИ

И

O O s- CV »- »» »- O N л е в в в л в а в в

О ОООО ООООО

И И И И И О оl О И И а в л а л a a a a a

М И» »

СЧ М»с И О Л ОО ОЪ О

ММММММММ.СЧС

1512649

Н

2 6е «0 О !

lI

Э !!!

Р.О О

«0 !«а

I

I л! о

1 H I

1 «Л

2 I o I

Ф4 1

1

$ Ве

0g

Х е л л в л

Е а «Ч а а л е. а

О6ОО ае е0О ПФФФ

ОО ОО

° ° a a л

ООООО.

I 1 м а а 0 -1 П Х л M

О

E — — (!! 1 о

Е

О

V В«е — -1

Я.. и! ()

1 б, gg

1,Г ,1 ol + 1.Э Х

;1 OX O айfOII ,1 еа О 9 !

;1 О E О

ЕОИ+

dl.вэ

1 1

1 1

1 1

1 Ф ,1 Ф Х «л 1 . 1 О Ж ,1 Ж Ф 4l а Н 10

О +

Ц М М

О 1" Я О ,I Г

001 0 - -«Ч«ееCh в a a л а л а а а

O - - «Ч

«Ч СЧ О 0 (Ч u1»l Ф

° ° ° Л а ° в ° °

О О СО О «Ч,0 Л О—

«ЧЛ ОЛЕЙ!

О«ЧЮОО ОООО 1 а а ° а Е-. ° а °

0 е0 !» 01 Ch «Ч с0 О \ ФГ1

СЧ «Ч «Ч «Ч ««1 «Ч Ф- «Ч «Ч

Л Ое И «О W «е) «Ч»е е ° ° a л ° а а

О ООООООО

Ф ФФ «О Ф O Л « Ъ Оъ Л в a a л в в л л а

«О «О И,.«0 Л»Ф О 0 ае а- «Ч ° Ф

Ю о 1 Ф О О О О 0 Ю в ° в а а л в a a с0 «О л- лллллллл а в л а а ° л

Ф ul Vl Ф«! О О И Ul ОЪ

° ° ° ° a ° ° ° °

Ф Ф W « ill б\ «е! W 3

1

СЧ «-. и 0Л«ОЕЗО .Ф ««Ъ 1 е