CN103100383A - 一种硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法，该催化剂由以下质量百分比的原料制成：二氧化锰15－25wt%、硅藻土75－85wt%。本发明还包括所述硫酸钙分解生产硫酸的催化剂的制备方法。采用本发明制得之硫酸钙分解生产硫酸的二氧化锰/硅藻土催化剂，相对钒系催化剂，价格低廉，与同价系列的催化剂相比，其催化活性高，有利于提高二氧化硫催化氧化成三氧化硫的速度；硫酸钙分解生产硫酸的二氧化锰/硅藻土催化剂系的制备过程简单，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其是涉及一种硫酸钙分解生产硫酸的低价催化剂及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，能源越来越紧张，因此，社会各界对能源的综合利用越来越重视。20世纪30年代前，二氧化硫氧化制硫酸普遍采用铂作催化剂，铂的催化活性高，但是价格昂贵，且对毒物(砷、氟)敏感, 极易中毒而失活。目前，主要采用钒系催化剂，其以V2O5为活性组分、以碱金属的硫酸盐(K2SO4或Na2SO4)为助催化剂、以硅藻土为载体, 通称为钒-钾(钠)-硅体系催化剂，钒催化剂的价格远较铂催化剂低，耐砷、氟等毒物的能力比铂催化剂强, 使用寿命长。但是，硅藻土含有水、氧化铝，氧化铁等杂质，直接影响到催化剂的活性，制约催化效果。常用硅藻土的除杂过程包括水洗-酸处理-过滤-干燥，但其过程复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种催化效率高，生产成本低的硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，由以下质量百分比的原料制成：二氧化锰（MnO2）15－25wt%、硅藻土75－85wt%。
优选的质量百分比为：二氧化锰（MnO2）20wt%、硅藻土80wt%。
本发明之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将75－85wt%的硅藻土，置于微波炉中，温度设置为450－650℃（优选500℃），功率设置为900－1100W（优选1000W），时间为20－40min（优选30min）；
（2）将15－25wt%的二氧化锰，置于微波炉中，温度设置为200－400℃（优选300℃），功率设置为300－500W（优选400W），时间为10－30min（优选20min）；
（3）将经步骤（1）微波处理好的硅藻土与经步骤（2）微波处理好的二氧化锰，加入高速共混机，在常温下，共混30－50min（优选40min），使二氧化锰与硅藻土均匀混合，并使二氧化锰稳定附着在硅藻土表面，得到二氧化锰/硅藻土催化剂。
根据中国专利申请200810058186.0，硫酸钙分解产生二氧化硫（SO2），其反应原理如下：
CaSO4+2C=CaS+2CO2↑
CaSO4+4CO=CaS+4CO2↑
CaS+2O2=CaSO4↑
2CaS+3O2=2CaO+2SO2↑
CaS+3CaSO4=4CaO+4SO2↑
在本发明制得之二氧化锰/硅藻土催化剂的作用下，二氧化硫与氧气在高温高压条件下反应生成三氧化硫，再通过浓硫酸溶液吸收，转化为硫酸，其反应原理如下：
本发明利用硅藻土中的杂质如水、氧化铝、氧化铁等能够吸收微波的特点，直接采用微波处理硅藻土，有效除杂，提高催化能力。该处理工艺过程相对于传统水洗-酸处理-过滤-除杂过程，工艺过程简单，可操作性强。本发明之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，载体为微波处理后的硅藻土，其比表面积大，一般为40－65m2/g，孔体积较大，一般为0.45－0.98m3，有利于二氧化锰的均匀附着，提高催化效率。
采用本发明制得之硫酸钙分解生产硫酸的二氧化锰/硅藻土催化剂，相对钒系催化剂，价格低廉，与同价系列的催化剂相比，其催化活性高（按照式1-1计算），有利于提高二氧化硫催化氧化成三氧化硫的速度；硫酸钙分解生产硫酸的二氧化锰/硅藻土催化剂系的制备过程简单，可操作性强。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，由以下原料制成：二氧化锰1.5kg、硅藻土8.5kg。
制备方法，包括以下步骤：
（1）将8.5kg的硅藻土，置于微波炉中，温度设置为450℃，功率设置为1100W，时间为20min；
（2）将1.5kg的二氧化锰，置于微波炉中，温度设置为200℃，功率设置为300W，时间为30min；
（3）将经步骤（1）微波处理好的硅藻土与经步骤（2）微波处理好的二氧化锰，加入高速共混机，于常温下，共混30min，使二氧化锰与硅藻土均匀混合，并使二氧化锰稳定附着在硅藻土表面，得到二氧化锰/硅藻土催化剂。
实施例2
本实施例之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，由以下质量份数的原料制成：二氧化锰2.5kg、硅藻土7.5kg。
制备方法，包括以下步骤：
（1）将7.5kg的硅藻土，置于微波炉中，温度设置为650℃，功率设置为900W，时间为40min；
（2）将2.5kg的二氧化锰，置于微波炉中，温度设置为400℃，功率设置为500W，时间为30min；
（3）将经步骤（1）微波处理好的硅藻土与经步骤（2）微波处理好的二氧化锰，加入高速共混机，于常温下，共混30min，使二氧化锰与硅藻土均匀混合，并使二氧化锰稳定附着在硅藻土表面，得到二氧化锰/硅藻土催化剂。
实施例3
本实施例之硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，由以下质量份数的原料制成：二氧化锰2kg、硅藻土8kg。
制备方法，包括以下步骤：
（1）将8kg的硅藻土，置于微波炉中，温度设置为550℃，功率设置为1000W，时间为30min；
（2）将2kg的二氧化锰，置于微波炉中，温度设置为300℃，功率设置为400W，时间为20min；
（3）将经步骤（1）微波处理好的硅藻土与经步骤（2）微波处理好的二氧化锰，加入高速共混机，在常温下，共混40min，使二氧化锰与硅藻土均匀混合，并使二氧化锰稳定附着在硅藻土表面，得到二氧化锰/硅藻土催化剂。
将实施例1-3所得二氧化锰/硅藻土催化剂产品按照ASTM D6175-2003(2008)进行强度性能检测，活性按照式（1-1）计算，检测结果见表1。
表1实施例1－3产品及钒-钠/硅藻土钒系催化剂（S108）性能检测结果比较
| 活性/% | 强度/N.cm-1 | 价位（元/吨） | |
| 实施例1 | 42 | 87 | 930 |
| 实施例2 | 44 | 85 | 1050 |
| 实施例3 | 49 | 94 | 1030 |
| S108 | 53 | 100 | 4500 |
Claims (6)
1. 一种硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：二氧化锰15－25wt%、硅藻土75－85wt%。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：二氧化锰20wt%、硅藻土80wt%。
3.一种制备如权利要求1或2所述催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将75－85wt%的硅藻土，置于微波炉中，温度设置为450－650℃，功率设置为900－1100W，时间为20－40min；
（2）将15－25wt%的二氧化锰，置于微波炉中，温度设置为200－400℃，功率设置为300－500W，时间为10－30min；
（3）将经步骤（1）微波处理好的硅藻土与经步骤（2）微波处理好的二氧化锰，加入高速共混机，在常温下，共混30－50min，使二氧化锰与硅藻土均匀混合，并使二氧化锰稳定附着在硅藻土表面，得到二氧化锰/硅藻土催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备催化剂的方法，其特征在于，步骤（1）中，温度设置为500℃，功率设置为1000W，时间为30min。
5.根据权利要求3或4所述的制备催化剂的方法，其特征在于，步骤（2）中，温度设置为300℃，功率设置为400W，时间为20min。
6.根据权利要求3或4所述的制备催化剂的方法，其特征在于，步骤（3）中，共混时间为40min。
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