Способ получения катализатора для окисления сернистого ангидрида

 

.ъаанс Яаюював - «ВВВЕВЮаеа

Всесоюзная ще.тентно-; < "же. нч офмввв

Яифпкотека ЫБА

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

» 437264

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. В Olj 11/46 (22) Заявлено 20.05.70 (21) 1442415/1839235/

/23-4 (32) Приоритет 23.05.69 (31) P 1926564.6 (33) ФРГ

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.07.74. Бюллетень № 27 (53) УДК 66.097.3 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.74 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

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

«Байер АГ> (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ

СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА

Изобретение относится к области приготовления катализаторов для окисления сернистого ангидрида.

Известен способ получения катализатора для окисления SO в SO в псевдоожиженном слое путем пропитки носителя раствором ванадата калия.

Однако катализатор, полученный по известному способу, имест небольшую механическую прочность.

Цель изобретения — увеличение механической прочности катализатора.

Это достигается тем, что пропитке раствором ванадата калия подвергают носитель, полученный путем суспендирования 20—

G0 вес. % наполнителя с удельной поверхностью 40 — 80 м2/г, содержащего кремневую кислоту и 15 — 25 вес. глинистого минерала, например каолина, в золе кремневой кислоты, затем полученную суспензию гранулируют, прокаливают при 500 — 1000 С и обрабатывают разбавленной серной или соляной кислотой с последующим прокаливанием катализатора при 400 †5 С.

Наполнитель представляет собой смесь, состоящую из аморфной кремневой кислоты, полученной из раствора силиката щелочного металла осаждением минеральной кислотой, и водного раствора соли кальция, причем наполнитель должен содержать 5 — 10 вес.

СаО.

Применение в качестве наполнителя природных веществ, например кизельгура, асбе5 ста или силикагеля не дает желаемого эффекта. Для получения катализатора наполнитель и глинистый материал, например каолин, суспендируют в водном стабильном збле кремневой кислоты с удельной поверхностью 150—

10 400 м /г, полученную суспензию смешивают с водной взвесью гидратированной окиси магния, взятой в количестве 0,1 — 3 вес. NgO.

Полученную смесь распределяют в жидкости, не смешиваемой с водой, в капельки желае15 мой величины, застывшие желе-шарики отделяют от жидкости, высушивают, закаляют в течение приблизительно 10 мин при температуре 500 †10 С, обрабатывают кислотой, промывают, пропитывают раствором ванада20 та калия, снова высушивают и нагревают в течение 10 мип до температуры 400 — 500 С.

Глинистые минералы, например каолин, монтмориллонит или аттапульгит придают носителю повышенную механическую проч25 ность.

Бисерный гранулят после отделения от органической жидкости сначала высушивают и закаляют в течение 10 мин при 500 — 1000 С.

Эта обработка прокаливанием необходима, 30 так как иначе грануляты недостаточно вынос437264

Состав обжигового газа, %

Пропускная способность, N, м /час

Температура катализатора

t."

Температура иа входе, т,. С

Превращение

SO в ЯОз

498

44

246

248

218

216

290

11,1

7,3

11,3

12,8

14,0

10,7

89,0

89,2

88,0

87,0

80,0

72,4

488

494

513

532

500

10,4

11,8

11,8

10,0

9,7 ливы для последующего извлечения минеральной кислотой.

Количество взятой кислоты зависит от количества растворимых кислотой составных частей, например А1 0 и MgO. Целесообразно применять 50% -ный стехиометрический излишек. Для лучшего использования кислоты обработка может быть проведена в две стадии, в которых частично употребленная кислота будет применена для предварительного выщелачивания нового количества гранулятов. Для ускорения процесса можно применять кислоту, нагретую до 40 — 80 С. Обработку кислотой проводят до тех пор, пока не будут в значительной степени удалены растворимые в кислоте катионы.

Найдено, что обработка кислотой ведет к повышению активности катализатора. После обработки кислотой носитель состоит главным образом из аморфной кремневой кислоты и содержит 97% SiO>.

После промывания от излишней кислоты и образовавшейся соли носитель пропитывают ванадатом калия. Для этого применяют раствор, содержащий К О и V>0> в молярных соотношениях 1,5: 1 — 3,0: 1. Концентрацию раствора выбирают так, что после пропитывания катализатор содержит V>Os 4—

8 вес. %,.

После пропитывания гранулят отфильтровывают от избыточного раствора ванадата, сушат и прокаливают в течении 10 мин при

400 †5 С.

Пример 1. В 10 л водного золя кремневой кислоты (плотность 1,20 г/мл, 30 вес. %

SiO>, удельная поверхность 200 м /г) суспендируют 2300 г осажденного из натурального жидкого стекла хлоридом кальция и водной соляной кислотой наполнителя из кремневой кислоты и 1200 r каолина. Удельная поверхность наполнителя из кремневой кислоты

50 м /г, а средний диаметр частиц 7,5 мкм. Он состоит на 75% из SiOq, 8% — из окиси кальция и 17% — из свободной и связанной воды.

Средний диаметр частиц каолина 6,3 мкм. Он состоит на 47% из ЯОя, 38% — из А1 0з и

15% воды, а также незначительных следов других окисей.

4

10 л/час указанной суспензии и 1,2 л/час водной суспензии окиси магния с содержанием MgO 80 г/л вводят в мешалку, из которой способная к желированию смесь вытекает на вращающееся распределительное приспособление. Посредством распределительного приспособления спосо оную к желированию смесь разделяют 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, еще способный к деформированию, отделяют от о-дихлорбензола, высушивают в токе воздуха и затем в течение 2 час нагревают до 700 С. Получают бисерообразный, очень твердый материал с диаметром зерен 0,4 — 2 мм с удельной поверхностью

124 м /г, объемом пор 501 мм /г. Потеря на истирание по методу динамического испытания 1 вес. %.

Полученный таким образом бисерный гранулят обрабатывают в течении 15 час при циркуляции 20% -ной нагретой до 70 С соляной кислотой в 50 -ном избытке к содержанию А1 0з+СаО и MgO, промывают до свободного от кислоты состояния и высушивают при 110 С. Содержание SiO 97%.

5 кг такого носителя помещают в 8 л раствора ванадата калия, нагретого до 60 С, с содержанием 1,5 моль К О/л и 0,75 моль

V Os/л. После отфильтровывания катализатор высушивают в токе воздуха и затем прокаливают в течение 2 час при 500 С. Содержание Ч Оь 4,8 вес. %, удельная поверхность

?4 м /r, объем пор 402 мм /г, потеря при истирании 0,6%.

Пример 2. В полупромышленный аппарат вводят 26 кг катализатора на носителе, полученного аналогично примеру 1. Перед контактной печью подключают предварительный обогреватель для нагревания реакционной смеси до желаемой температуры при входе в контактную печь. Температуру реакционного газа измеряют перед входом (t<) в вихревую печь и в псевдоожиженном слое (2) °

437264

Предмет изобретения

Составитель Н. Воробьева

Редактор Т. Загребельная Техред 3. Тараненко Корректор T. Добровольская

Заказ 3475/20 Изд. № 83 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2

В таблице представлены данные по превращению ЯО и SO3 и установившиеся температуры l, а также содержание SO2 и кислорода во входящей газовой смеси.

Потеря на истирание по истечение трех месяцев эксплуатации составляет меньше

1 вес. %.

Пример 3. 100 мл изготовленного по примеру 1 катализатора испытывают в лабораторной установке при скорости газа 90 нл/час.

Исходный газ содержит 7,9 об. % SOg, температура на входе 410 С. Во время реакции температура в ссредине контактного слоя поднимается до 418 С, а в конце контактной трубы снижается до 412 С, Степень превращения $0з в ЬОз составляет 98,5%.

Способ получения катализатора для окисления сернистого ангидрида в псевдоожижен5 ном слое путем пропитки носителя раствором ванадата калия, отличающийся тем, что, с целью увеличения механической прочности катализатора, пропитке раствором ванадата калия подвергают носитель, полученный пу10 тем суспендирования 20 — 60 вес. /О наполнителя с удельной поверхностью 40 — 80 м -/г, содержащего кремневую кислоту и 15—

25 вес. % глинистого минерала, например каолина, в збле кремневой кислоты, гранули15 рования полученной суспензии, прокаливания ее при 500 — 1000 С и обработки разбавленной серной или соляной кислотой с последующим прокаливанием катализатора при 400—

500 С.