Катализатор для окисления сернистого ангидрида
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11> 599833 т)вюа Советскик
Сациалистн(ескик
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.75 (21) 2193164/23-04 с присоединением заявки ¹ (5)() Л1. Кл. - В 01J 23/22
В 01J 23/02
В 01J 21/08//
//С 01В 17/68
Совета Министров СССР нв делам изобретений и открытий (53) УДК G6.097.3 (088.8) (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования (>I)»c;)I)1>5) 11.01.78 (72) Авторы
H300PCTLIIH5l
А. И. Малахов, В. И. Ванчурин, H. М. Корчагин, E. Ф. Белоусова и H. Ф. Хрипунов
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (71) Заявитель (51) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО
ЛНГИДРИДЛ
Государственный комитет (23) Приоритет
Изобретение относится к области производства ванадиевых катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный.
Широко известен бариево-алюмо-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
Окислсии>! сернистого ангидрида, состоящий из OI(ll(: калия и пятиокиси ваи(>J)1151 1)H аlл10моеил!!ка!ИО>! )и>ситслс (КС) (2).
I) JI)IiI()Ill))) I)M реш(.иисм поставленной задачи является катал)гзатор для окисления сернистого Ill!) идрида, сосlоящий из Окиси калия и пятиокиси ванадия на носителе-диатомитс. Катализатор обладает высокой активностью.
Однако после продолжительной работы при температурах выше 600 — 620 С активность его постепенно снижается и далее не восстанавливается (31.
Цель изобретения — увеличение термостабильности катализатора при сохранении его высокой активности.
Это достигается тем, что катализатор состоит из окиси калия, пятиокиси ванадия и носителя-маршалита и аморфной двуокиси кремния, при следующем содержании компонентов, вес. %..
Пятиокись ванадия 4,0 — 9,0
Окись калия 4,2 — 14,0
Двуокись кремния 6,0 — 15,0
Чаршалит Остальное
Отличительным признаком изобретения является то, что катализатор в качестве носит е я с О д с р ж и т м 1 р и и л ! т и кись кремния.
Катализатор готовят путем смешения маршалита с щ(лочиым раствором ваиадат» кал и я, Гс. )е Кр(м ив(ИОЙ кислОты, атил(llëè ка1(>M и ссp11011 )()1(.лотоЙ lip)I pII 1 — 5.
J I 0JI5E двуокиси крен!ния и составе 11морфно" и(> кремнезема, вводил)о!1! H виде этилсиликата составляет 10- 50 вес. %., >1ари!влит предварительно прокаливают ири 600 — 800 С в течение 2 — 4 ч или обрабатывают серной кис2О лотой. Контактную массу, полученную в виде гранул, сушат иа воздухе при 540 — 620 С
2 — 4 ч.
Пример 1. Маршалит (содержащий Sio
93 — 94%) в количестве 100 г. прокаленный
25 при 600 С 3 ч, смешивают с 52,3 г гидрогеля кремниевой кислоты влажностью 79% и тщательно перемешивают. К полученной смеси приливают 58,5 г (47,3 мл) щелочного раствора ванадата калия (концентрация V.05
30 147 г/л, мольное отношение К О и VqOa
599833
Таблица 1
Отношение
1(.O H
,О„ моль
Общий объем лор, см /г
Активность лрн t, y, Преобладающий размер лор, А
Содер)кание
Ч,O.; вес, у, Нвсыллой Всс г > смз
Поверхность м 1 Г
1(втвлизатор
560
600
520 5 1О
500
82,0
82,5
69,5
70,0
2000-3000
3000
84,5
83,0
83,5
86,5
0,40
0,55
3,0
2,0
86,0
86,5
G,5
5,9
0,70
0 Г)5
На дивтомите (ирототии)
На маршалите ло примеру 4
На маршалите по примеру 5
Нв маршалите ло лримеру 6
1,5
82,7
70,0
0,60
82,7
1,3
8Г),0 86,0
86,6 8Г>,6
0,60
3000
<),0
3,0
71,0
83,2
3000
83,0
4,1
0,50
2,0
2,0
0,65 равно 2,5: 1) и затем пеболь!ними порциями добавляют 9,3 г (6,2 мл) раствора серной кислоты (1: 1 об.) доводя рН rl Jll lit!;Jо 4 — 5, после чего приливают 13 r (12,35 мл) этилсиликата (содержание Si02 40 вес. %) и смесь тщательно гомогенизируют. Контактную массу, подсушенную до влажности 30%, экструзируют. Гранулы просушивают при 110—
120 С 3 ч и затем прокаливают при 560 С 3 и.
Полученный катализатор имеет состав, вес о/
Маршалпт 76,8 2 - 5 5,0
КзО 6,5
SiO> аморфная 11,7
Пример 2. Лналогично примеру 1 готовят контактную массу из 105 г маршалита, 35,7 r гидрогеля кремневой кислоты (влаж ость
75%), 63 г (54,7 мл) ванадатного щелока (концентрация V>O> 146 г/л, мольное отношение К О и V>0 равно 2: 1), 8,25 г (5,5 мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 7,45 г (7,1 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора просушивают при 110 — 120 С 4 ч и затем прокаливают при 540 С 4 ч.
Полученный катализатор имеет в своем составе, вес. %: пятиокиси ванадия 5,7; окиси калия 5,9; аморфной двуокиси кремния 8,5; маршалита 79,9.
Пример 3. Маршалит обрабатывают се)зной кислотой (1: 1 об.) при 80 — 90 С и далее отмывают водой от сульфат-ионов. Далее аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 98 г маршалита, 83 r гидрогеля кремневой кислоты влажностью 75%, 126 г (97,5 мл) ванадатного щелока (концентрация
VgOg 159 г/л, мольное отношение К20 и VgOравно 3: 1), 22,5 г (15 мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 5,75 г (5,5 мл) этилсиликата.
Гранулы катализатора просушивают при
110 — 120 С 6 ч и затем прокаливают при
620 С 2 ч.
Полученный катализатор имеет состав, вес. %: пятиокиси ванадия 8,7; окиси калия
13,4; аморфной двуокиси кремния 12,9; маршалита 65,0.
Испытания катализаторов на активность проводят в проточной установке при объемной
3 .)
4
Пример 4. Аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 100 г маршалита, 24,8 г гидрогеля кремневой кислоты (влажность
75%), 59,0 г (51,4 мл) ванадатного щелока (концентрация Ч;Оь 146 г/л, мольное отношение К20 и \ вОв равно 2: 1), 7,95 г (5Л мл) серной кислоты (1:1 об.) и 3,4 г (3,2 мл) этилсиликата. Грапулы катализатора просушивают при 110 — 120 С 4 и и прокалива!от ири 600 С 2 ч.
Катализатор имеет в своем составе, вес. %: пятиокиси ванадия 5,9; окиси калия 6,1; аморфной двуокиси кремния 6,0; маршалита
82.
Пример 5. Аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 100 г маршалпта, 54 r гидрогеля кремневой кислоты (влажность
75%), 132 г (102 мл) ванадатпого щелока (концентрация V>O„.- 159 г/л, мольное отношение К)О и VqO равно 3: 1), 23,2 г (15,5 мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 32,4 г (30,8 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора подвергают сушке при 110 — 120 С 3 и и прокалкс при
550 С 2 ч.
Полученный катализатор имеет в своем составе, вес. %: пятиокиси ванадия 9,0; окиси калия 14,0; аморфной двуокиси кремния 15,0; маршалита 62,0.
Пример 6. Лналогично примеру 1 готовят контактную масс! из 100 г маршалита, 52 г гпдрогеля кремневой кислоты (влажность
75%), 40 3 г (35 мл) ванадатного шелока (концентрация V Oq 146 г/л, мольное отношение К О и ЧзОь равно 2: 1), 5,3 г (3,54 мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 3,45 г (3,25 мл) этилсиликата. Гранулы катализатора просушивают при 110 — 120 С 6 ч и прокаливают при 580 С 2 и.
Полученный катализатор имеет в своем составе, вес. Я>. пятиокиси ванадия 4,1; окиси калия 4,2; аморфной двуокиси кремния 11,3: маршалита 80,4.
Катализатор опробован в лабораторных условиях.
Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 1. скорости 4000 ч — и начальной концептl>ацип сернистого газа в воздухе 10 об. %.
599833
Таблица 2
Продолжительность термоиспытания катализатора
Температура, ОС на диатомите на маршалите
100 5
20
100
520
74,2
79,9
83,3
79,0
68,5
62,2
78,5
83,6
84,7
79,8
69,0
82,5
85,4
83,0
86,5
86,5
82,5
70,0
81,0
83,8
84,7
82,0
69,7
7I,4
/7,5
77,0
67,5
510
85,8
82,3
560
69,8
600
Составитель Н. Воробьева
1(орректоры: Е. Хмелева и О. Т1орина
Р еда к тор А. Соловьева
Заказ 262!7 Изд. ¹ 337 Тираж 964 Подписное
НПО Государствснного комитста Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
При одинаковом общем объеме пор катализатор иа основе маршалита обладает бол«« крупными порами, способствующими достаточной скорости транспортировки реагентов и обратной диффузии продуктов реакции.
Значения степеней превращения после выдержки образцов катализаторов при 700 С в токе реакционной смеси в течение 5, 20, 100 ч приведены в табл. 2.
Таким образом, получен термостойкий ванадиевый катализатор, который имеет высокую активность при температурах выше
500 С и сохраняет ее после продолжительной выдержки в потоке реакционной смеси lip»
700 С.
Введение в состав ванадиевого катализатора маршалита без добавления этилсиликата и геля кремневой кислоты, или с добавкой одного из них не приводит к получению достаточно активного и термостойкого катализатора ил,иШь только комбинация эти, трех веществ является II«ooxoëèìûì у«лови«M создания ванадиевого катализатора, обладающего указанными свойствами.
Так, например значение ст«испи пр«вращения, измеренной при 500 С, объемной скорости 4000 ч †и концентрации сернистого газа в воздухе 10 об. %, составляет: для катализатора, приготовленного ана loru IHo примеру 4 без введения геля кр«ми«вой кислоты и этилсиликата — 54,0%; с прибавлением только геля кремневой кислоты — 72%, с прибавлением только этилсиликата
-- о
Формуча изобретения
Катализатор для окисления сернистого ангидрида, включающий пятиокись ванадия, 20 окись калия и носитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения термостабильности катализатора, в качестве носителя он содержит маршалит и аморфную двуокись кремния при счедующем содержании компоо5 нентов вес
Пятпокись ванадия 4,0 — 9,0
Окись калия 4.2 — 14,0
Двуокись кремн я 6,0 — 15,0
Маршалит Остальное
30 Источники информации, прииятыс во внимание прп экспсртиз«
1. Мухленов И. П. Т«. иология катализаторов, Изд. «Химия», Л., 1974, с. 116.
2. Мухленов И. П. Технология катализато35 ров, Изд. «Химия», Л., 1974, с. 141.
3. Илларионов В. В. Ванадиевы«катализаторы для контактного производства серной кислоты, М., 1963, с. 15.
