Катализатор для окисления 02 в 03

 

(и) 444353

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 20.05.70 (21) 1442415, 23-4 (51) М. Кл. В 01j 11 46 (32) Приоритет 23.05.69 (31) Р 1926564.6 (33) ФРГ

Опубликовано 25.09.74. Бюллетень № 35

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3(088.8) Дата опубликования описания 23.05.75 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Людвиг Дорн, Герхард Хейнце, Юрген Вокулат, Вильгельм Меллер и Франц Рюбзам (ФРГ) Иностранная фирма

«Байер АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ S02 в SO3

Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный.

Известен катализатор для окисления SO в SO3 в псевдоожиженном слое, состоящий из пятиокиси ванадия, окиси калия и носителя — природного минерала, например кизельгура. Известный катализатор обладает хорошей активностью в этой реакции, однако он недостаточно прочен.

Целью изобретения является увеличение механической прочности катализатора. Для достижения этой цели предлагается применять носитель, содержащий не менее 97 вес. кремниевой кислоты в пересчете на SiO>.

Предпочтителен такой катализатор, который содержит не менее 80% пор с диаметром

100 †15 А.

Катализатор получают путем пропитывания носителя раствором ванадата калия, содержащим К20 и Ъ зОз в молярном соотношении 1,5: 1 — 3,0: 1, с последующими сушкой и прокаливанием при 400 †5 С. Концентрацию раствора выбирают такой, чтобы после пропитывания носителя катализатор содержал бы 4 — 8 вес. % ЧзОз.

Пример 1.

А. В 10 л водяного золя кремниевой кислоты (плотность 1,20 г/мл, 30 вес. % $102, удельная поверхность 2 м /г) суспендируют

5 2800 г осажденного из натурального жидкого стекла хлоридом кальция и водной соляной кислотой наполнптеля из кремниевой кислоты и 1200 г каолина. Наполнптель из кремниевой кислоты имеет удельную поверхность

1о 50 м /г и средний диаметр частиц 7,5 мк. Он включает 75% SiOq, 8% окиси кальция и

17% свободной и связанной воды. Каолин имеет средний диаметр частиц 6,3 мк. Он содержит 47% SiO>, 38% А120з и 15% воды, а

15 также незначительные следы других окисей.

Высчита нный состав суспензии около

47 вес. % SiO> из золя кремния, около

37 вес.% наполнителя пз кремниевой кислоты, около 16 вес. каолина.

2О Химический состав суспензии: около

90 вес. % SiOq, около 7 вес. % А1 0з, около

3 вес. % СаО.

При помощи дозирующего насоса непрерывно вводят 10 л/час этой суспензпи и

25 1,2 л/час водной суспензии окиси магния с содержанием NgO 80 г/л в мешалку, из которой способная к желированию смесь выте444353

Та бл ица 1

Состав обжигового газа, %

Температура катализатора

Р>, С

Температура перед входом

<,), С

Пропус к па я способность, им /час

Степень превращения

БО в ЯОз, so, О

246

248

218

216

290

11,1

7,3

11,3

12,8

14,0

10,7

498

488

494

513

532

500

44

89,0

89,2

88,0

87,0

80,0

72,4

I0,4

11,8

11,8

10,0

9,7

45 кает на вращающееся распределительное приспособление, где разделяется на тонкие струи. Ниже распределительного приспособления находится колонна, наполненная о-дихлорбензолом. При входе в органическую среду струи суспензии разделяются на шарикообразные капельки, которые во время опускания затвердевают вследствие наступающего желирования.

Гранулят отделяют от о-дихлорбензола, высушивают в потоке воздуха и затем в течение 2 час нагревают до 700 С. Получают бисерообразный очень твердый материал с диаметром зерен 0,4 — 2 мм, удельной поверхностью 124 м2/г и объемом пор 501 мм /г. Потери при истирании (метод динамического испытания) 1 вес. %.

Б. Получвнный таким образом гранулят обрабатывают в течение 15 час 20 íîé, нагретой до 70 С соляной кислотой в 50%-ном избытке по отношению к содержанию

A1 O>+CaO+MgO, промывают до свободного от кислоты состояния и высушивают при

110 С. Полученный носитель, предварительно прокаленный в течение 1 час при 700 С, имеет удельную поверхность 133 и /г, объем пор 575 ммз/г. Потери при истирании

1,5 вес. %. Анализ показал, что потери при прокаливании при 1150 С 1,5%, содержание

А1яОз 1 5% 8102 970%

В. 5 кг полученного, как описано в пункПотери при истирании по истечении трех месяцев эксплуатации меньше 1 вес. .

Пример 3. 100 мл приготовленного по при меру 1 катализатора испытывают в лабораторных условиях на активность при окислении SO> в SO>. Пропускная способность

90 нл/час газовой смеси, состоящей из

7,9 об. % SO> и воздуха. Температура на входе 410 С, температура в середине контактного слоя поднимается до 418 С, а в конце контактного слоя снижается до 412 С. Степень превращения SOg в ЬОз 98,5%.

Пример 4. В контактной печи, описанной в примере 2, в цилиндрической части два псевдоожиженных слоя расположены один над другим. Между двумя псевдоожи5

4 тах А и Б, носителя помещают в 8 л раствора ванадата калия, нагретого до 60 С, с содержанием 1,5 моль К20/л и 0,75 моль

V Oq/л. По истечении 5 час не было замечено выделения воздушных пузырей. После отфильтровывания катализатор высушивают в потоке воздуха и затем прокаливают в течение 2 час при 500 С. Содержание VqO

4,8 вес. %, удельная поверхность 24 м /г, объем пор 402 мм /г. Потери при истирании

0,6 вес. %.

Пример 2. Катализатор, полученный, как описано в примере 1, испытывают в аппарате с псевдоожиженным слоем. Контактная печь представляет собой вертикально стоящий цилиндрический сосуд с внутренним диаметром

310 мм и высотой 1000 мм, внизу закрытый пропускающей газ асбестовой тканью. Подключенные пылеулавливающие фильтры служат для улавливания возникающей при истирании катализатора пыли. Перед контактной печью включают обогреватель для нагревания реакционной смеси до желаемой температуры перед входом в контактную печь.

Температуру реакционного газа измеряют перед входом (ti) в вихревую печь и в псевдоожиженном слое (t2).

В табл. 1 приведены результаты превращения и установившиеся температуры, а также содержание SO> и кислорода во входящей газовой смеси. женными слоями можно вдувать холодный воздух (температура 20 — 60 С).

Псевдоожиженные слои содержат 42,3 л контактной массы (внизу) и 25,4 л (вверху).

В несульфатированном состоянии катализатор имеет удельный вес 0,75 г/см, в процессе сульфатирования он повышается до

0,95 г/см . Содержание V>0> в сульфатированном катализаторе составляет 1,82%.

При стационарной эксплуатации достигают приведенных в табл. 2 результатов опыта при различной концентрации газа.

Зависимость степени конверсии от концентрации SO2 и температуры процесса приведена в табл. 3.

444353

Таблица 2

Опыт

Показатели

11,0

12,6

37,0

15,2

9,2

36,0

12,3

11,7

37,0

13,9

10,4

36,0

13,0

10,8

38,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

298

518

532

504

537

507

304

510

3II

550

88,50 75

89,50

92,57

91,10

Таблипа 3

Решетчатая полка 1 Решетчатая полка 2

Степень конверсии, Концентрация SO„ об. температура на

Опыт о выходе входе выходе входе

448

441

480

428

422

460

458

460

440

96,9

95,4

93,0

91,1

1,76

1,87

2,14

1,50

Предмет изобретения

Составитель Н. Воробьева

Техред Т. Курнлко

Корректор А. Дзесова

Редактор О. Кузнецова

Заказ 1169/8 Изд. М 456 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Концентрация SO, о;

Концентрация О„;г, Общее количество газа, м /час

Количество охлаждающего воздуха, м /час

Температура, С: на входе в решетчатую полку 1 в решетчатой полке 1 в решетчатой полке 1

Общая степень конверсии после двух решетчатых полок,,, 1. Катализатор для окисления ЬОз в ЬОз в псевдоожиженном слое, состоящий из пятиокиси ванадия, окиси калия и носителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения механической прочности катализатора, взят носитель, содержащий не менее

97 вес. /о кремниевой кислоты в пересчете на

SiOz.

2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит не менее 80% пор с о диаметром 100 — 15ОО А.