CN101850261A

CN101850261A - 一种催化so2氧化反应的低温型钒催化剂

Info

Publication number: CN101850261A
Application number: CN 201010182592
Authority: CN
Inventors: 庄广明
Original assignee: JILIN LINJIANG TIANYUAN CATALYST CO Ltd
Current assignee: Jilin Linjiang City Tianyuan Catalyst Co., Ltd.
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: CN101850261B

Abstract

本发明提供了一种用于催化SO₂氧化反应的钒催化剂，其含有硅藻土、五氧化二钒、含钾硫酸盐、含钠硫酸盐、硫酸铯，该催化剂具有优异的催化活性。本发明还提供了一种用于催化SO₂氧化反应的钒催化剂的制备方法，该方法不需进行酸处理，也不需要化钒和中和工序，而是直接采用混合碾压的方法制备所述催化剂，不仅缩短了生产流程，也不会产生含酸废水，具有环境友好性。

Description

一种催化SO2氧化反应的低温型钒催化剂

技术领域

本发明涉及一种新的SO₂氧化反应催化剂，更具体地涉及一种催化SO₂氧化反应的新的钒催化剂。

背景技术

SO₂与氧进行氧化反应生成SO₃、SO₃被水吸收生成硫酸；此外SO₃也可作为磺化反应的原料气，因此SO₂氧化反应在硫酸工业和基础化工中占有相当重要的位置。SO₂的氧化使用过三种固体催化剂：铁催化剂、铂催化剂和钒催化剂。铁催化剂价格低廉，要在640℃以Fe₂O₃形式存在才有活性，高于640℃平衡转化率很低。由于SO₂氧化反应是强放热反应，因而铁催化剂未被普遍采用。铂催化剂价格昂贵，并极易受砷和氟化物的毒害而失活，影响催化剂的使用寿命。自从上世纪20年代中期起逐步被钒催化剂取代。钒催化剂价格低，耐砷、氟等毒物的能力比铂催化剂强，使用寿命长。在60年代以前，由于钒催化剂在较低温度(400～420℃)下活性不如铂催化剂，铂催化剂还有少数市场；60年代以后，所有生产钒催化剂的国家都掌握了制造低温钒催化剂的技术，近代低温钒催化剂在360℃左右即有明显活性，钒的价格相对越来越低，铂催化剂便全部被排除了。目前全世界硫酸生产都使用钒催化剂。

钒催化剂是以钒氧化物为主催化剂、碱金属氧化物为助催化剂、硅藻土为载体的催化剂。在二氧化硫氧化的工业条件下，该催化剂的活性组分呈液相状态，是一种典型的液相负载型催化剂，因此必须选用优质的精制硅藻土作载体。直至20世纪80年代初，国产钒催化剂一直主要选用山东临朐硅藻土，少量采用东北长白山硅藻土。多年的钒催化剂生产和使用实践表明，山东硅藻土是较为理想的钒催化剂载体，以山东硅藻土为载体的钒催化剂，具有活性高、耐热性能好、强度高、使用寿命长等优点。但由于在山东硅藻土矿中发现了大量珍贵的古生物化石，国务院把该矿作为重点文物加以保护，并于1984年下令停止开采，20世纪90年代中期开始保护性开采。现在山东临朐硅藻土与以往相比，堆密度明显变大，高达590g/L；烧失重也增高，达到15％-16％；铁含量也有所提高，硅含量明显降低，w(SiO₂)只有60％左右，这大大影响了钒催化剂质量。

另外，因为山东硅藻土中含粘土及石英等混和物，需要将硅藻土与水混合到一定浓度的浆液，按硅藻土与粘土及石英等混和物的比重不同将砂粒、杂物等除去；该硅藻土除含64.0％左右的SiO₂外，还含Al₂O₃在8.0％、Fe₂O₃在7.0％左右，Al₂O₃和Fe₂O₃的存在将影响产品的性能。因此国内所有钒催化剂生产厂家都采用硫酸溶解硅藻土中的氧化铁和氧化铝，使生成可溶性的硫酸盐和游离酸经过滤、水洗而使硅藻土中氧化铁和氧化铝分别达到≤1.5％和≤3.5％生产工艺所要求的指标。

再者，传统的钒催化剂制备流程中还需化钒工序和中和工序；化钒的目的是制备符合工艺要求的钒酸钾和苛性钾的混合溶液，其方程式：

V₂O₅+2KOH→2KVO₃+H₂O

中和的目的是将KVO₃(为了配制成一定的钾钒比而加入的KOH，因为钒催化剂中的主要活性组分为V₂O₅助催化剂为K₂SO₄)与H₂SO₄中和生成K₂SO₄，以得到V₂O₅-K₂SO₄的混合物，中和反应方程式为：

2KVO₃+H₂SO₄→K₂SO₄+V₂O₅+H₂O

2KOH+H₂SO₄→K₂SO₄+H₂O

上述硅藻土的处理工序，以及化钒和中和工序都要使用硫酸。硫酸的使用就增加了环境污染和人体伤害的危险度，从而增加了环境成本和生产成本。

鉴于钒催化剂生产工艺中存在的一些问题，我国钒催化剂厂商在提高硅藻土质量方面进行了大量的工作。襄樊市精信催化剂有限责任公司在大量试验的基础上改进了硅藻土的处理方式，同时对几种硅藻土进行优化配比，保证催化剂有较高的活性和其它综合性能，并采用美国赛力特硅藻土用于催化剂的研究及新型催化剂的制造，取得了良好的效果。山东奥宝化工集团公司采取对硅藻土进行共再浆水选、煅烧、热浓硫酸处理等措施，提高了钒催化剂的载体质量；通过添加稀有元素、提高钾钒比、优化中和条件、采用专利技术成型、成品立式煅烧等技术措施，提高了钒催化剂的性能。开封市三丰催化剂有限责任公司将水选、酸处理后的硅藻土与一定比例的助熔剂(如碳酸钠、氯化钠、硼酸等)混和，在900-1200℃下煅烧除去有机物，形成稳定的物相，经过优化配方、添加微量高效活性促进剂及无机粘结剂、改造成型设备等措施，改善了催化剂的综合性能。衡阳市晨晖化工有限责任公司对载体的处理进行了探索，如改变传统的酸处理工艺，采用新的渗透法去除硅藻土中的倍半氧化物，对硅藻土进行热处理等，并对浙江硅藻土、云南硅藻土作催化剂载体进行了研究，取得了一定的效果。南化集团研究院在多年钒催化剂研究开发的基础上，对山东硅藻土、浙江硅藻土、云南硅藻土、内蒙硅藻土进行了研究，将精制硅藻土的堆密度降至300g/L左右，获得了优质的硅藻土载体(国家化工催化剂质量监督检验中心；全国化肥催化剂标准化分技术委员会；全国化标委硫和硫酸分技术委员会联办催化剂与硫酸质监简报2010年第一期)。但是国内至今没有对生产钒催化剂所需的硅藻土进行改性方面的系统研究，发掘出适合我国硅藻土资源类型的催化剂，导致国内钒催化剂品质不高，性能与国外公司生产的钒催化剂存在一定的差异。

另外，助催化剂的选择对于SO₃的转化率也有重要的影响。国外对助催化剂的选择进行了许多研究。例如，用铈代替钾在低温区具有非常高的活性；Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO可促进催化剂的热稳定性和强度；还有用氧化镨、氧化铌等作助催化剂。

总之，在目前硅藻土资源危机的情况下，如何选择有效的硅藻土类型，适合的催化剂助剂，从而保证催化剂的低温催化活性，在制备钒催化剂生物技术领域中已成为的迫切之需。本发明的目的就是通过对硅藻土类型，助催化剂类型的改进，以及各种参数的优化，从而提供一种新的低温型用于二氧化硫催化氧化的钒催化剂。

发明内容

本发明提供了一种新的SO₂氧化反应催化剂，所述催化剂含有硅藻土、五氧化二钒、含钾硫酸盐、含钠硫酸盐、硫酸铯。

在本发明的一个优选技术方案中，所述硅藻土的化学构成为：86.00％的SiO₂、3.50％的Al₂O₃、1.50％的Fe₂O₃、0.50％的MgO、0.55％的CaO、0.48％的Na₂O、0.92％的K₂O、0.30％的TiO₂、6.25％的烧失量。

在本发明的一个优选技术方案中，所述含钾硫酸盐为硫酸氢钾。

在本发明的另一个优选技术方案中，所述含钠硫酸盐为硫酸钠。

在本发明的又一个优选技术方案中，所述组分的含量为：硅藻土50.0-63.0％，五氧化二钒6.0-7.0％，硫酸氢钾20.0-30.0％，硫酸钠8.0-10.0％，硫酸铯2.9-3.1％。

在本发明的再一个优选技术方案中，所述硫酸铯的含量为3.0％。

本发明还提供了一种用于催化SO₂氧化反应的钒催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将硅藻土、五氧化二钒、含钾硫酸盐、含钠硫酸盐、硫酸铯混合碾压；

(2)将水加入步骤(1)获得的混合物中进行捏合，并挤条成型；

(3)将步骤(2)获得的挤条成型物烘干，并煅烧为成品。

在本发明的一个优选技术方案中，所述组分的混合比例为：硅藻土55.0-63.0％，五氧化二钒6.0-7.0％，硫酸氢钾20.0-30.0％，硫酸钠8.0-10.0％，硫酸铯2.9-3.1％。

在本发明的另一个优选技术方案中，所述硫酸铯的含量为3.0％。

在本发明的又一个优选技术方案中，所述煅烧温度为600℃。

本发明提供的SO₂氧化反应催化剂，含有高SiO₂含量、低Al₂O₃、Fe₂O₃含量的东北硅藻土，硫酸氢钾、硫酸钠，以及硫酸铯组分，具有优异的低温催化活性，其技术指标完全达到或高于Q/JLTY01-2010的企业标准指标。重要的是，在目前硅藻土资源匮乏情况下，本发明用东北硅藻土完全替代山东硅藻土，极大地满足了行业的需求

另外，本发明提供的钒催化剂的制备方法，不需进行酸处理，不会产生含酸废水；本发明直接采用硫酸氢钾组分，也不需要化钒和中和工序，而是直接采用混合碾压的方法制备所述催化剂。本发明所提供的方法不仅缩短了钒催化剂的生产流程，节省了生产线的建设投资和产品的生产成本，更主要是生产过程不需要硫酸，因此不会产生含酸废水，具有环境友好性。

附图说明

图1.钒催化剂生产工艺流程。

图2.不同反应温度下的转化率曲线。

图3.加入不同铯盐后各温度的转化率曲线。

图4.不同方式加入硫酸铯的各温度硫转化率曲线。

图5.不同硫酸铯含量试样的硫转化率曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种具有低温催化活性的钒催化剂，以及该催化剂的制备方法。以下实施例是为了更详细地描述本发明，对本发明的钒催化剂的活性以及制备方法中的各个因素进行了评价，其中的任何数据都不构成本发明的限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

本发明实施例中使用到的东北硅藻土由临江市天元催化剂有限公司六道沟硅藻土矿提供，其它原材料在表1中列出，这些原材料都可以商业获得。

表1.原材料规格

序号	原料名称	外观	技术规格(105℃干基)
序号	原料名称	外观	技术规格(105℃干基)	1	五氧化二钒	红黄色结晶粉末	V₂O₅≥97.0％Fe₂O₃≤0.50％V₂O₄≤2.5％SO₄ ^2-≤1.0％
2	硫酸氢钾	白色粉末	KHSO₄≥98.0％(原基)Cl^-≤1.5％(原基)Fe₂O₃≤0.15％(原基)	1	五氧化二钒	红黄色结晶粉末	V₂O₅≥97.0％Fe₂O₃≤0.50％V₂O₄≤2.5％SO₄ ^2-≤1.0％
2	硫酸氢钾	白色粉末	KHSO₄≥98.0％(原基)Cl^-≤1.5％(原基)Fe₂O₃≤0.15％(原基)	3	硫酸铯	白色粉末	Cs₂SO₄≥92.0％(原基)Cl^-≤2.5％(原基)Fe₂O₃≤0.5％(原基)
4	羧甲基纤维素钠	无色或淡黄色纤维或粉末		3	硫酸铯	白色粉末	Cs₂SO₄≥92.0％(原基)Cl^-≤2.5％(原基)Fe₂O₃≤0.5％(原基)
4	羧甲基纤维素钠	无色或淡黄色纤维或粉末		6	五氧化二锑	白色立方晶体或淡黄色粉末	Sb₂O₅≥88.0％(原基)Fe₂O₃≤1.50％(原基)SO₄ ^2-≤2.0％(原基)
7	硫酸锡	白色或浅黄色结晶性粉末	SnSO₄≥96.0％(原基)Fe₂O₃≤1.5％(原基)	6	五氧化二锑	白色立方晶体或淡黄色粉末	Sb₂O₅≥88.0％(原基)Fe₂O₃≤1.50％(原基)SO₄ ^2-≤2.0％(原基)
7	硫酸锡	白色或浅黄色结晶性粉末	SnSO₄≥96.0％(原基)Fe₂O₃≤1.5％(原基)	8	钼酸氨	白色透明斜方晶体	(NH₄)₂MoO₄≥96.0％(原基)SO₄ ^2-≤3.0％
9	一水硫酸锰	淡玫瑰红色细小晶体，属单斜晶系	MnSO₄·H₂O≥96.0％(原基)	8	钼酸氨	白色透明斜方晶体	(NH₄)₂MoO₄≥96.0％(原基)SO₄ ^2-≤3.0％
9	一水硫酸锰	淡玫瑰红色细小晶体，属单斜晶系	MnSO₄·H₂O≥96.0％(原基)	10	七水硫酸镍	为水绿色斜方棱形晶体	NiSO₄·7H₂O≥98.0％(原基)

本研究工作的所有钒催化剂的试验样、扩试生产样品和生产产品都是按HG2086-2004的中华人民共和国化工行业标准钒催化剂的活性检验方法进行测定。

实施例1：助剂对转化率影响的对照研究

为研究在催化剂中加入不同助剂对催化活性的影响，在低温硫酸催化剂的钒-钾-钠-硅系的配比中(五氧化二钒6-7％、硫酸氢钾20-30％、硫酸钠8-10％、硅藻土50-63％)分别直接添加一定量的七水硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)、一水硫酸锰(MnSO₄·H2O)、五氧化二锑(Sb₂O₅)、硫酸锡(SnSO₄)、钼酸氨((NH₄)2Mo₄)和硫酸铯(Cs₂SO₄)助剂进行混合碾压制备成样品，编号分别为TY-001、TY-002、TY-003、TY-004、TY-005、TY-006，，其中S107样品为没有加助剂的常规低温型钒-钾-钠-硅体系催化剂的对照。对这些样品进行抗压强度的测定和测定390℃时的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率，其测定的结果见表2。

表2：不同助剂对转化率的影响

样品编号	SO2转化率％	强度(N/cm)	助剂
样品编号	SO2转化率％	强度(N/cm)	助剂	TY-001	8.7	74	NiSO₄·7H₂O
TY-002	9.6	44	MnSO₄·H₂O	TY-001	8.7	74	NiSO₄·7H₂O
TY-002	9.6	44	MnSO₄·H₂O	TY-003	10.5	66	Sb₂O₅
TY-004	14.1	75	SnSO₄	TY-003	10.5	66	Sb₂O₅
TY-004	14.1	75	SnSO₄	TY-005	17.5	64	(NH₄)2Mo₄
TY-006	22.0	91	Cs₂SO₄	TY-005	17.5	64	(NH₄)2Mo₄
TY-006	22.0	91	Cs₂SO₄	S107	11.2	95	钒-钾-钠-硅

由表2的数据可以看出：在添加了NiSO₄·7H₂O、MnSO₄·H₂O和Sb₂O₅(样品编号分别是TY-001、TY-002和TY-003)后二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率反而下降；添加了SnSO₄、(NH₄)2Mo₄和Cs₂SO₄(样品编号分别是TY-004、TY-005和TY-006)后二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率上升，说明添加了这些组分有利于二氧化硫氧化成三氧化硫的反应，但是样品的强度有所下降。

实施例2：不同反应温度对转化率的影响

根据表2的结果，本发明对TY-004、TY-005、TY-006和S107样品测定了不同反应温度下的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率，进一步考察反应性能。其结果见表3和图2：

表3：不同反应温度下的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率

由表3和图2的结果可以明显看出：反应温度在410℃前TY-004、TY-005和TY-006样品的二氧化硫氧化成三氧化硫转化率都比S107样品的高，但是在430℃时仅有TY-006样品的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率比S107样品高。说明在添加了SnSO₄和(NH₄)₂Mo₄后样品的耐热性能下降，只有添加了Cs₂SO₄样品的耐热性能不受影响。因为在硫酸的工业生产过程反应的热点温度都超过430℃，所以添加了SnSO₄和(NH₄)₂Mo₄虽然在410℃前二氧化硫氧化成三氧化硫转化率都比S107样品的高，由于它们的耐热性能下降不能适应工业应用。因此，经过上面对各助剂的试验测定，只有添加了Cs₂SO₄有利于二氧化硫氧化成三氧化硫转化。

实施例3：铯化合物的确定

铯为银白色金属，性软而轻，具有延展性。密度1.8785克/厘米³。熔点28.40±0.01℃，沸点678.4℃。化合价+1。电离能3.894电子伏特。在碱金属中它是最活泼的，能和水，甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应。由于它的离子半径大所带来的特点能与卤素生成稳定的卤化物，它的氢氧化物还可以与硫酸、硝酸、盐酸和碳酸生存相应的盐化合物。因卤素元素一般都认为是催化剂的毒物，因此本工作对铯的卤化物就不予考虑，仅对氢氧化铯、硫酸铯、硝酸铯和碳酸铯进行考察。本发明在S107型低温硫酸催化剂的钒-钾-钠-硅系中(五氧化二钒、硫酸氢钾、硫酸钠、硅藻土)分别直接添加一定量的硫酸铯(Cs₂SO₄)、硝酸铯(CsNO₃)、碳酸铯(Cs₂CO₃)和氢氧化铯(CsOH)助剂进行混合碾压制备成样品，编号分别为TY-006、TY-007、TY-008和TY-009，并对这些样品进行二氧化硫氧化成三氧化硫转化率的测定，其测定的结果见表4、表5和图3。

表4：加入不同铯盐后高温度的二氧化硫氧化成三氧化硫转化率

表5：试样的径向抗压碎力数据

试样编号	TY-006	TY-007	TY-008	TY-009	标准
试样编号	TY-006	TY-007	TY-008	TY-009	标准	径向抗压碎力(N/cm)	91	90	88	79	70

由表4、表5和图3的结果显示：加入硫酸铯试样的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率和径向抗压碎力最高，其次排序是硝酸铯、碳酸铯和氢氧化铯，但是径向抗压碎力都满足标准要求。

实施例3：硫酸铯的加入方式

为了进一步了解用怎样形式加入硫酸铯能获得更好的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率，本发明称取相同数量的硫酸铯、五氧化二钒、硫酸氢钾、硫酸钠和硅藻土将它们分别以直接固相混合，加适量的水进行捏合、挤条、烘干、煅烧制备成试样(方式一)，编号为TY-010；将硫酸铯化成溶液与五氧化二钒、硫酸氢钾、硫酸钠和硅藻土进行混合，再加适量的水进行捏合、挤条、烘干、煅烧制备成试样(方式二)，编号为TY-011；用硫酸氢钾换成相同质量的氢氧化钾后，将氢氧化钾与五氧化二钒进行反应生成钒酸钾溶液(KVO₃)，再将硫酸铯溶液加入到钒酸钾溶液与硫酸钠和硅藻土进行混合，加入适量的水进行捏合、挤条、烘干、煅烧制备成试样(方式三)，编号为TY-012并对这三个试样进行二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率的测定，其结果见表6、表7和图4。

表6：不同方式加入硫酸铯的各温度硫转化率

表7：试样的径向抗压碎力数据

试样编号	TY-010	TY-011	TY-012	标准
试样编号	TY-010	TY-011	TY-012	标准	径向抗压碎力(N/cm)	110	111	110	70

由表6、表7和图4的结果可以看出：以方式一和方式二加入硫酸铯试样的二氧化硫氧化成三氧化硫转化率基本相同，而以方式三加入硫酸铯试样的二氧化硫氧化成三氧化硫转化率低，不如方式一和方式二试样的二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率，而试样的径向抗压碎力基本没有差异，都高于标准指标。

实施例4：硫酸铯的加入量

为了考察硫酸铯加入量的不同与二氧化硫氧化成三氧化硫转化率的关系，本研究按方式一的形式制备试样TY-013、TY-014、TY-015、TY-016、TY-017和TY-018分别对应试样中含硫酸铯2.0％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％和5.0％，并对试样进行二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率的测定，其结果见表8、表9和图5。

表8：不同硫酸铯含量试样的各温度硫转化率

表9：试样的径向抗压碎力数据

试样编号	TY-013	TY-014	TY-015	TY-016	TY-017	TY-018	标准
试样编号	TY-013	TY-014	TY-015	TY-016	TY-017	TY-018	标准	径向抗压碎力(N/cm)	98	97	109	107	110	109	70

从表8、表9和图5的结果表明：在370℃时试样中随着硫酸铯含量的增加二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率也增加，但是含量在3.0％以后转化率增加的趋势明显减慢；到430℃时硫酸铯含量在3.0％以后转化率略有下降的趋势。试样的径向抗压碎力与试样中硫酸铯含量的增加基本没有差异，都高于标准指标。

实施例5：本发明催化剂的制备实施例

通过上述的工作，本发明确定：添加3％的硫酸铯，采用方式一工艺(即将硫酸铯和一定比例的五氧化二钒、硫酸氢钾、硫酸钠、硅藻土直接固相混合，加适量的水进行捏合、挤条、烘干、煅烧)，完全可以生产出达到本研究目标Q/JLTY01-2010标准的低温二氧化硫氧化制硫酸的钒催化剂产品，所确定的配方见表10。

表10：S112型低温钒催化剂配方

原料名称	硅藻土	V₂O₅	Cs₂SO₄	KHSO₄	Na₂SO₄
原料名称	硅藻土	V₂O₅	Cs₂SO₄	KHSO₄	Na₂SO₄	含量(％)	50.0-63.0	6.0-7.0	2.9-3.1	20.0-30.0	8.0-10.0

为了验证上述结果，本研究按表10配方和方式一的工艺进行了重复性试验，共制备两个试样，编号分别为：TY-019和TY-020，并进行了性能的测定，其结果见表11。

表11：重复性试验数据

由表11的结果可以看出：重复性试验结果与上述试验的结果完全一致，并且重现性较好。

以上实施例的结果表明：

1.本发明利用添加对有可能提高低温钒催化剂活性的助剂进行了选择试验，并最终确定在Si-V-K-Na体系中添加硫酸铯是提高低温钒催化剂活性的最佳助剂。

2本发明对在Si-V-K-Na体系中添加硫酸铯的方式、工艺及硫酸铯的加入量进行了试验和探讨，确定了本发明低温钒催化剂的最佳配方和生产工艺。

3本发明在确定本发明低温钒催化剂的最佳配方和生产工艺后还进行了制备实施例，即重复性试验，并对试样的性能进行测定，其结果与前试验完全一致，并且重现性较好。试样的性能完全达到了本研究所制定的技术目标，都超过了Q/JLTY01-2010标准的S112型低温二氧化硫氧化制硫酸的钒催化剂产品指标。

4.本发明的低温二氧化硫氧化制硫酸钒催化剂在生产时全部采用东北硅藻土，没有硫酸处理硅藻土工序。因此在整个生产过程中没有工业废水和固弃物的排放，做到清洁性生产。

实施例6：扩试生产

为了进一步考察上述试验结果，本研究在企业的钒催化剂生产线上按表105的配方扩大试验生产了6吨扩试产品，并对其性能进行了检测。

本次扩大生产原材料来源同上文，工艺流程和上面试验的工艺流程一致，如图1所示。混合碾压设备选用碾子，挤条设备采用双螺旋挤条机，干燥设备采用烘箱，煅烧设备采用回转窑。

1.扩大生产的操作条件

碾压工序：按表10的原料配比将硅藻土、五氧化二钒、硫酸氢钾、硫酸钠和硫酸铯加入混砂机内，并加适量的水进行碾压60分钟。这样可增加载体硅藻土的密实程度和提高催化剂的抗压摔强度，并使各组份均匀混合。

成形、干燥工序：经碾压后的物料加入挤条机储斗后，再慢慢将物料一点一点的放入双螺旋挤条机中，根据产品规格要求上好相应的孔板，物料随着双螺旋向前推移，产生一种很大的压缩力，使物料强制通过孔板，挤成条状或环状物，并使其均匀分布在铝盘中，然后送入烘箱进行干燥，脱去部分的水，使条状或环状物具有一定强度和水分合格的生条供煅烧岗位使用。

煅烧工序：将水分合格的生条加入贮斗，经振动筛过筛后送进转炉内，在600℃煅烧成扩试产品。煅烧可以增加催化剂强度、除去有机物以造成良好的结构、活性组份五氧化二钒和硫酸氢钾、硫酸铯、硫酸钠共熔，并在载体上重新分布，初步进行SO₂的预饱和、使成品的外观变得更好。

此扩试生产产品的编号为：TY-021(条状)和TY-022H(环状)。

2.扩试产品的性能检测

按HG2086-2004的中华人民共和国化工行业标准钒催化剂性能检测方法对扩试产品TY-021(条状)和TY-022-1H(环状)进行了性能检测，检测结果由表12和表13所示。

表12：TY-021样品的性能检测结果

指标	五氧化二钒质量分数，％	活性(二氧化硫转化率)，％	颗粒径向抗压碎力N/cm	低于40N/cm的颗粒分数％	磨耗率，％
指标	五氧化二钒质量分数，％	活性(二氧化硫转化率)，％	颗粒径向抗压碎力N/cm	低于40N/cm的颗粒分数％	磨耗率，％	标准指标	≥6.0	≥45	≥70	≤10	≤5
TY-021	6.5	47	102	0	1.6	标准指标	≥6.0	≥45	≥70	≤10	≤5

表13：TY-022-1H样品的性能检测结果

指标	五氧化二钒质量分数，％	活性(二氧化硫转化率)，％	颗粒径向抗压碎力N/cm	低于40N/cm的颗粒分数％	磨耗率，％
指标	五氧化二钒质量分数，％	活性(二氧化硫转化率)，％	颗粒径向抗压碎力N/cm	低于40N/cm的颗粒分数％	磨耗率，％	标准指标	≥6.0	≥52	≥50	-	≤5
TY-022-1H	6.5	54.9	70.1	0	1.1	标准指标	≥6.0	≥52	≥50	-	≤5

由表12和表13的检测数据表明：扩试样品TY-021和TY-022-1H都达到或超过Q/JLTY01-2010标准的S112型低温二氧化硫氧化制硫酸的钒催化剂产品指标。

3扩试生产结论

(1)按试验表10的配方将原料放入碾子，加适量的水碾压60分钟后进行挤压成形(条状或环状)、烘干和在600℃煅烧的扩试生产的产品性能完全与试验室样品一致，其性能指标全部达到或超过低温二氧化硫氧化制硫酸的钒催化剂产品指标(Q/JLTY01-2010标准)。

(2)本发明通过试验室工作和扩试生产的结果证明：低温二氧化硫氧化制硫酸的钒催化剂的生产工艺没有硫酸处理硅藻土工序，整个生产过程中没有工业废水和固弃物的排放，做到清洁性生产，而且生产的产品质量稳定，技术指标重现性好。

Claims

1.一种用于催化SO₂氧化反应的钒催化剂，其含有硅藻土、五氧化二钒、含钾硫酸盐、含钠硫酸盐、硫酸铯。

2.根据权利要求1所述的钒催化剂，其特征在于，所述硅藻土的化学构成为：86.00％的SiO₂、3.50％的Al₂O₃、1.50％的Fe₂O₃、0.50％的MgO、0.55％的CaO、0.48％的Na₂O、0.92％的K₂O、0.30％的TiO₂、6.25％的烧失量。

3.根据权利要求2所述的钒催化剂，其特征在于，所述含钾硫酸盐为硫酸氢钾。

4.根据权利要求3所述的钒催化剂，其特征在于，所述含钠硫酸盐为硫酸钠。

5.根据权利要求4所述的钒催化剂，其特征在于，所述组分的含量为：硅藻土50.0-63.0％，五氧化二钒6.0-7.0％，硫酸氢钾20.0-30.0％，硫酸钠8.0-10.0％，硫酸铯2.9-3.1％。

6.根据权利要求4所述的钒催化剂，其特征在于，所述硫酸铯的含量为3.0％。

7.一种用于催化SO₂氧化反应的钒催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

(2)将水加入步骤(1)获得的混合物中进行捏合，并挤条成型；

(3)将步骤(2)获得的挤条成型物烘干，并煅烧为成品。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述组分的混合比例为：硅藻土55.0-63.0％，五氧化二钒6.0-7.0％，硫酸氢钾20.0-30.0％，硫酸钠8.0-10.0％，硫酸铯2.9-3.1％。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述硫酸铯的含量为3.0％。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述煅烧温度为600℃。