Катализатор для окисления сернистого ангидрида

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (р) 925380

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к .авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.10.80 (21) 2996666/23-04 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (51) М.,Кл з В 01 J 23/22

С 01 В 17/69

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.05.82

I (72) Авторы изобретения

В. И. Ванчурин, Г. М. Семенов, А. Г. Амелин, Г. Д. Наливка, М. М. Косолапова и П. С. Кислы а (71) Заявители Московский ордена Ленина и ордена Трудового Крабс4ого.

Знамени химико-технологический институт нм. Д. И. Менделеева н Ордена Трудового Красного Зрамени институт сверхтвердых материалов АН Украинской СЮР

t (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО

АН ГИДР ИДА

1 2 1/г05

КгО

ВаО

А1гОз

$10г

С1

Примеси

5,7 — 8

7 — 11

28

Остальное (2).

Изобретение относится к области ванадиевых катализаторов для окисления сернистого ангидрида.

Известен катализатор СВД для окисления сернистого ангидрида, содержащий, мас. %: пятиокись ванадия 6 — 7; окись калия 9 — 10; носитель остальное (1).

Известен также катализатор БАВ для окисления сернистого ангидрида состава

УгОз 12SiO . 0,5A1203 2КгО ЗВаО и. КС1, содержащий, мас. %:

Недостатком известных катализаторов является их невысокая термическая устойчивость.,При температуре выше 620 С длительная эксплуатация катализаторов невозможна. Это существенно ограничивает возможности по интенсификации сернокислотного производства.

Ближайшим к изобретению по достигаемому результату является катализатор для окисления сернистого ангидрида, состоящий из пятиокиси ванадия, окиси калия, аморфной двуокиси кремния и носителя маршалита при следующем соотношении компонентов, мас.:%:

5 V2O5 4,0 — 9,0

КгО 4,2 — 14,0

SiOг 6,0 — 15,0

Маршалит Остальное (3).

Указанный состав катализатора имеет более высокие термостойкие свойства по сравнению с промышленными катализаторами. Однако недостатком такого катализатора является его невысокая удельная активность (активность единицы внутренней поверхности). Так, значения удельной константы скорости реакции для катализаторов СВД н БАВ составляют соответствекно 1,83 и 1,90 см с †ат †м вЂ, а для катализатора на основе маршалита 1,70

20 смз с — ax — м

Целью изобретения является увеличение удельной активности катализатора.

Цель достигается составом катализатора, содержащим, мас. %:.4,0 — 90 пятиокн25 си ванадия; 4,2 — 14,0 окиси калия; 6,0—

15,0 двуокиси кремния и носитель, в качестве которого катализатор содержит нитрид кремния, остальное.

Отличительным признаком изобретения зо является то, что катализатор содержит в

925380

4,0

42

11,5

80,3

Ч20в

К20 1О, 131 14

5,9

6,1

6,0

82,0

Сравнительные данные по каталитической активности образцов катализаторов

Активность при 485 С после термоиспытаний при 700 С в течение 10 ч

Активность при 485 С

Катализатор удельная константа скорости, см с — ат — 1 м- удельная константа скорости, смас — ат — 1м — "константа скорости, см с — 1 ат — 1 г-1 константа скорости, смзс — ат — 1г — 1

183

1,90

1,70

1 23

1,4О

1, 15

СВД

5АВ

Известный

Предлагаемый по примеру 1, 2

0,80

1,62

1,М

1,72

163

1,60

1,98

2,03

2,13

1,24

1,47

1,58

1,18

1,37

1,36

1,94

1,98

2,04 качестве носителя нитрид кремния. Это позволяет увеличить на 14 — 20% удельную активность катализатора по сравнению с прототипом.

Катализатор готовят путем смешения нитрида кремния со щелочным раствором ванадата калия, гелем кремниевой кислоты, этилсиликатом и серной кислотой при рН 4 — 5. Доля двуокиси кремни-., в составе кремнезема, вводимой в виде этилсиликата, составляет 10 — 50 мас. %. Контактную массу, полученную в форме гранул, прокаливают при 540 — 620 С 2 — 4 ч.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, 15

Пример 1. Порошок нитрида кремния в количестве 100 г смешивают с 54 г гидрогеля кремниевой кислоты (влажность

75% ) и массу тщательно перемешивают.

К полученной смеси приливают 132 г (102 мл) ванадатного щелока (концентрация V20s 159 г/л, мольное отношение

К20/V20s 3: 1) и затем небольшими порциями добавляют 23,2 г (15,5 мл) раствора серной кислоты (1: 1 об.), доводя рН 25 пульпы до 4 — 5, после чего приливают

32,4 г (30,8 мл) этилсиликата (содержание

SiO> 40 — 41 мас. %). Смесь тщательно гомотенизируют. Контактную массу подсушенную до влажности 30%, экстраги- 30 руют. Гранулы просушивают при 110—

120 С в течение 3 ч и прокаливают при

550 С 2 ч. Полученный катализатор содержит, мас. %:

V2Os 9,0 35

КО 140

SiO 15,0 13 14 62,.0

Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 100 г нитрида 40 кремния; 52 r гидрогеля кремниевой кислоты; 40,3 г (35 мл) ванадатного щелока (концентрация V>Os 143 г/л, мольное отно шение К ОФ Ов 2,03: 1); 5,3 (3,5мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 3,45 r (3,25 мл) 45 этилсиликата. Гранулы катализатора сушат при 110 †1 С 6 ч и прокаливают при 580 С 2 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас. %:

Ч Оа

К20

SiO 13 1 14

Пример 3. Аналогично примеру 1 готовят контактную массу из 100 г нитрида кремния; 24,8 г гидрогеля кремниевой кислоты; 59,0 r (51,4 г) ванадатного щелока (концентрация V>Os 146 г/л, мольное отношение К20/VgO> 2: 1); 7,95 r. (5,3 мл) серной кислоты (1: 1 об.) и 3,4 г (3,2 мл) этилсиликата. Гранулы сушат при 110—

120 С 4 ч и прокаливают при 600 С 2 ч.

Катализатор имеет в своем составе, мас. %:

Испытание катализаторов на активность проводят в проточноциркуляционной установке при 485 С, концентрация SO

11 об. % и 02 = 17,1 об.% в исходнойреакционной смеси и при объемной скорости для диффузионной области около 1,4 с и кинетической 2,6 с — .

За меру активности принимают значения констант скоростей реакции, полученных в диффузионной области на зернах промышленных размеров, или значения удельных констант скоростей, полученных в кинетической области. Термостойкость оценивают по изменению констант скоростей после обработки катализаторов в токе реакционной смеси при 700 С в течение

10 ч. Значения удельных констант скоростей находят путем отношения констант скоростей, измеренных в кинетической области, к соответствующим значениям удельной поверхности образцов катализаторов.

Результаты испытаний представлены в таблице.

925380

4,0 — 9,0

4,2 — 14,0

6,0 — 15,0

Остальное.

Пятиокись ванадия

Окись калия

Двуокись кремния

Нитрид кремния

Формула изобретения

Составитель Н. Путова

Техред И Заболотнова

Редактор Н. Багнрова

Корректор С. Файн

Заказ 406/329 Изд. № 137 Тираж 577 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Как видно из таблицы, значения удельных констант скоростей реакции для катализатора на основе нитрида кремния на

14 — 20% превышают аналогичные значения для катализатора на основе маршалита.

Термостойкость катализатора по изобретению находится на уровне . известного катализатора. После термоиспытания снижение констант скоростей для него составляет 5 — 13%, в то время как для промышленных катализаторов СВД и БАВ в аналогичных условиях 27 — 35, то есть общее повышение термостойкости составляет для предлагаемого катализатора 14 — 30%:

Катализатор для окисления сернистого ангидрида, содержащий пятиокись ванадия, окись калия, двуокись кремния и носитель, отлич а ющи йс я тем, что, с целью увеличения удельной активности катализатора, в качестве носителя он содержит нитрид кремния при следующем содержании компонентов, мас. ..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Мухленов И. П. Технология катализаторов, Л., «Химия», 1974, с..154.

2. Мухленов И. П. Технология катализаторов, Л., «Химия», 1974, с. 116.

3. Авторское свидетельство СССР № 599833, кл. В 01 J 23/22, 1975 (прото20 тип) .