Катализатор для окисления сернистого ангидрида и способ его приготовления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1992081 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 26.01. 81 (21) 3238806/23-04 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 300183, Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 300183

РЧ .К>.

В 01 4 23/22

В 01 J 37/04

С 01 В 17/69

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК66.097. 3 (088.8) В.И.Ванчурин, Г.N.Ñåìåíoâ, M.Ï.Ив

В.С.Бегали, Ю.A.Колпаков и Ю.М.Бр (72) Авторы изобретения р

Московский ордена Ленина и ордена. цФЬв4зро„.Красно

Знамени химико-технологический институ .Х(,"-и .Мен леева (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА

И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к ванадиевым катализаторам для окисления сернистого ангидрида в серный, а также к способам их приготовления.

Известен катализатор для окисления сернистого ангидрида (СВД), имеющий состав, мас.Ъ.:.

Пятиокись ванадия 6-7

Окись калия 9-10

Окись кальция 2-3

Серный ангидрид .18-19

Окись алюминия +

+ окись железа Не более 5

Кат али з атор СВД полу чают сухим смешением компонентов - природного диатомита с. сульфо- или пиросульфованадатом калия. Смешение диатомита и пятиокиси ванадия производят одновременно с тонким измельчением. Твердую измельченную фазу. .смешивают с . раствором бисульфата калия и гранулируют в присутствии пластификатора.

Полученные гранулы сушат при 120 С и прокаливают,при 580оС. В процессе прокаливания образуется пиросульфованадат. калия K SgO> Ч р05 (1 ).

Известен также катализатор для окисления сернистого ангидрида BAB ° (бариево-алюмо-ванадиевый катализа-. тор), имеющий состав, мас. В:

Пятиокись ванадия 8

Окись калия 11

Двуокись кремния 35

Окись бария .28

Окись алюьыния 4

Хлор 5

Окись железа 1

Другие примеси 8

Катализатор БАВ получают методом смешения кислых растворов, содержащих хлористые соли алюминия и бария в соляной кислоте, со щелочным раствором силиката калия K Si03 и ванадата калия КЧ03 L23

Основными недостатками катализаторов СВД и BAB являются их низкая механическая прочность и высокая степень истираемости.

20 .

Степень истираемости за месяц эксплуатации составляет 8-30%, от перво- начальной загрузки.

Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для окисления сернистого ангидрида (ИК-4), содержащий, мас.В:

Пятиокись ванадия 8

Окись калия 15

Серный ангидрид 20

Двуокись кремния OCTBJIbHO B

9920.81

Катализатор ИК-4 получают смешением гидрогеля кремниевой кислоты с щелочным раствором ванадата калия с последующим добавлением разбавленной серной кислоты для осаждения пятиоки си ванадия, упариванием, гранулирова- 5 нием полученной массы, сушкой при

100-120 С 2-4 ч и прокаливанием при .5QQ-6QQ C 1-2 ч (3 1

Недостатками известного катализатора являются его невысокая актив- Я .ность в области высоких температурпри 485 С константа скорости

1,16 с- ат " г ", а также невысокая механическая прочность:

Прочность на

15 раэдавливание, кг/гранулу 3-4, Истираемость пыли, прошедшей через сито 1 мм,% 25

Цель изобретения -повышение актив-. ности и механической прочности катализатора. указанная цель достигается тем, что катализатор для окисления сернистого ангидрида, включающий пятиокись ванадия, окись калия, серный ангидрид и двуокись кремния, дополнительно содержит окись бария и окись хрома при,следующем содержании компонентов, мас.Ъ: ЗО

Пятиокись ванадия 7, 1-9,6

Окись калия 11,1-14,9

Окись бария 1,3-4,9

Окись хрома 0,9-1,6

Серный ангидрид ..17,0-20,0 35

Двуокись кремния Остальное

Катализатор готовят предлагаемым способом, заключающимся в смешении гидрогеля кремниевой кислоты со щелочным раствором ванадата калия, до- 40 бавлении разбавленной серной кислоты, упаривании, гранулировании, сушки при 100-120 С 2-4 ч и прокаливании при 500-600 С 1-2 ч с последующей до, полнительной обработкой катализатора 45

25-ЗОЪ-ным раствором стеаринового комплекса хрома в изопропиловом спирте и 10-40%-ным раствором хлористого бария с сушкой и охлаждением после каждой обработки и повторной обработкой полученного катализатора 10-58%ным раствором серной кислоты и сушкой.

Сущность изобретения заключается в следующем.

КатализатОр готовят методом смешения гидрогеля кремневой кислоты с щелочным раствором ванадата калия с по.следующим .приливанием разбавленной серной кислоты для осаждения пятиокиси.ванадия в гидратированной форме при рН 3-7. Упаренную массу (влажность 30-40Ъ) гранулируют и сушат на воздухе при 100-120 С 2-4 ч и прокаливают при 500-600 С 1-2 ч.черна катализатора обрабатывают хромоланрм..(гидрофобизирующим веществом), представляющим собой 25-30%-ный раствор стеаринового комплекса хрома в иэопропиловом спирте, содержащий 4,45 мас.Ъ Сr>, после сушки при 100120 С 1-1,5 ч и охлаждения. Далее катализатор обрабатывают раствором хлористого бария 10-40%-ной концентрации, вторично сушат при 100-120 С

1-1,5 ч и после охлаждения подвергают действию серной кислотой 10-58%ной концентрации с последующей сушкой при 100-120 С 1-2 ч.

Пример 1. К гидрогелю кремниевой кислоты в количестве. 193,8 г с влажностью 75% приливают 64,2 г (53,3 мл) щелочного раствора ванадата калия (концентрации У 0 150 г/л, мольное отношение К О к Ч О равно

3:1) и затем небольшими порциями добавляют 30,6 г (20,4 мл) раствора серной кислоты (1:1 об.), доводя рН пульпы до 3-4. Контактную массу, подсушенную до влажности ЗОЪ, экструдируют, гранулы подсушивают при 110120 С 3 ч и затем прокаливают при

500 С 3 ч. Полученный катализатор обрабатывают 25%-ным раствором хромолана, содержащим 4,4 мас.Ъ СгЗ, в количестве 13,65 г и подсушивают при

120 С 1 ч, затем обрабатывают 40Ъ-ным раствОром хлористого бария в количестве 18,2 г (25 мл), 10%-ным раствором. серной кислоты в количестве

53,5 r (50,3 мл ) и вновь сушат при

1200С 1 ч.

Полученный катализатор имеет состав, мас.Ъ:

Пятиокись ванадия 7,3

Окись калия 11,2

Серный ангидрид 17,0

Окись бария 4,9

Окись хрома 0,9

Двуокись кремния Остальное

Пример 2. Аналогично примеру 1 к гидрогелю кремниевой кислоты в количестве 163,5 г с влажностью 75Ъ приливают бб,б r (55,3 мл) щелочного раствора ванадата калия и затем додавляют 40,7 г (27,2 мл) раствора серной кислоты (1:1 об.), доводя рН пульпы до 3-4 ° Зерна приготовленного катализатора по той же методике (на 100 г катализатора) последовательно обрабатывают 25%-ным раствором хромолана, содержащего 4,4 мас.Ъ

Cr, в количестве 22,75 r, 40%-ным раствором хлористого бария в количестве 0,1 г (12,5 мл), 5%-ным раствором серной кислоты в количестве

4,1 r (2,75 мл) и просушивают при

120 С 1 ч после кайпой обработки.

Полученный катализатор имеет состав, мас.%>

Пятиокись ванадия 9,4

Окись калия 14,6

Серный ангидрид 20,6

Окись бария 2,5

9920 81

Окись хрома 1,6

Двуокись кремния Остальное

Пример 3. Зерна катализатора s количестве 100 г, приготовленного по рецептуре примера 1;-,последовательно обрабатывают 30%-ным раство ром хромолана, содержащего 5 мас..%

Cr +, в количестве 22,7 г, 40%-ным раствором хлористого бария в количестве 18;2 г (25 мл),10%-ным раство >ом серной кислоты в количестве

53,5 г (50 мл) и просушивают при 120oC 1 ч после каждой обработки.

Полученный катализатор имеет сос тав,.мас.%:

4, Пятиокись ванадия 7, 1 15

Окись калия 11 1

Серный ангидрид 17,3

Окись бария 4,8

Окись хрома 1,5

Двуокись кремния Остальное

П. р и м е р 4. Зерна катализатора в количестве 100 r, приготовленного по рецептуре примера 2, последовательно обрабатывают 28%-ным раствором хромолана, содержащего 4,7 мас.% Cr +, в количестве 22,75 г, 10%-ным раствоИстираемость пыли, прошедшей через сито 1 мм, %

Катализатор

Прочность на раэдавливание, кг/см2

Прототип

ИК-4

По-примеру

3,0

1,16

0,534

4,5

1 36

0,512

0,529

О, 508

0,532

14,5

4,8

1,27

12,5

5,2

1,37

4,5

5О ангидрид и двуокись кремния, о т л ич.а ю шийся тем, что, с целью повышения активности и механической прочности катализатора, он дополнительно содержит окись бария и окись

55 хрома при следующем содержании компонентов, мас.%:

Пятиокись ванадия 7,1-9,6

Окись калия 11, 1-14,9

Окись бария 1,3-4,9

Окись хрома 0,9-1,6

Серный ангидрид 17,0-20,0

Двуокись кремния Остальное . 2. Способ приготовления катализатора для окисления сернистого ангидрида, включающий смешение гидрогеля 65 кремниевой кислоты с щелочным раствоФормула изобретения

Как видно из таблицы, предлагаеыяй катализатор обладает повышенной активностью в области высоких температур — при 485ОC каталитическая активность на 10-25% выше, чем у известного.

Механическая прочность предлагаемого катализатора в 1,5 раза выше, а степень истираемости в 2 раза ниже, чем у известного .

1. Катализатор для окисления сернистого ан гидрида, в ключающий пятиокись ванадия, окись калия, серный ром хлористого бария в количестве

18,2 r (25 мп),. 58%-ным раствором серной кислоты в количестве 2 г (1,35 wr) и просушивают при .120 С

1 ч после каждой обработки.

Полученный катализатор имеет состав, мас.ti

Пятиокись ванадия 9,6

Окись калия 14,9.

Серный ангидрид 20,0

Окись бария 1,3

Окись хрома . 1,6

Двуокись кремния .Остальное

Катализатор испытывают в реакций окисления сернистого ангидрида в лабораторных условиях (стандартных).

Сравнительные характеристики катализаторов по их активности, прочности и степени истираемости приведены в таблице.

Испытания катализаторов на активность проводят в проточной установке при объемной скорости 4000 ч " в начальной концентрации сернистого газа в воздухе 10 об.%. Испытания ка истираемость проводят на шаровой мельнице (5000 об.).

Константа скорости, c"ì aT- r-1 при Тос

420 485

992081

Составитель Н.Путова

Редактор а.Иорович Техред Е.Харитончик Корректор Г.Огар

Заказ 184/6 Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного ковытета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ром ванадата калия, добавление разбавленной серной кислоты, упарнвание гранулирование, сушку прн 100-200 С

2-4 u и прокаливание при 500-600 C .12ч, отличаюшийся тем что с целью получения катализатора с, повышенными активностью и механической прочностью, катализатор дополнительно обрабатывают 25-30%-ным раствором стеаринового комплекса хрома s изопропиловом спирте и 10-.40%-ным ® раствором хлористого бария с сушкой и охлаждением после каждой обработки, и полученный катализатор повторно обрабатывают 10-58%-ным раствором серной кислоты и сушат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мухленов И.Л. Технология катализаторов. Л., "Химия", 1974, с. 154.

2. Там же, с. 116, 117.

3. Технические условия на катализатор ИК-4, ТУ 6-09-5510-80 (прототип).