CN105126861A - 一种中、低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种中、低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法 Download PDF

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骆景波
尹玲
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杨緖强
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Jilin Tianyuan Diatomaceous Earth Scientific Research Institute
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Abstract

本发明公开一种中、低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，其中，中温型包括五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土；低温型则包括五氧化二钒7.5～8.0%、硫酸氢钾28～32%、硫酸钠3.0～3.3%、硅胶2～2.5%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土。硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。以上硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，包括硅藻土原料预处理、混合、捏合、挤条成型、干燥、煅烧、过筛及包装。该催化剂在水蒸汽的存在下具有稳定、较高的二氧化硫转化成三氧化硫的能力。

Description

一种中、低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硫化氢制备硫酸的催化剂，更为具体的说是指一种中、低温硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法。
背景技术
硫化氢是硫的主要资源，它广泛存在于天然气加工和石油精炼过程中。从硫化氢生产硫磺通常采用克劳斯法，克劳斯装置需要配套建设庞大的尾气处理装置，许多工厂作为环保装置在负利润下运行。而如此高代价生产出来的硫磺，90%以上用作生产硫酸的原料。如果用硫化氢直接制造硫酸，可以省去许多复杂的工艺过程，使硫酸的生产成本降低，同时也提高了工厂回收硫化氢的经济效益。湿法制酸技术可以直接处理炼油厂脱硫装置的酸性气，解决酸性气和尾气处理的后顾之忧，在我国石化及其他行业有着很好的推广价值。湿法制酸工艺是20世纪80年代中期开发的，英文是WetgasSulphuricAcid，缩写WSA。WSA工艺非常适合处理各种浓度的含硫气体，其浓度可从百分之零点几到百分之五六十，也可处理水分含量相当高的工艺气,处理前无需干燥。即使酸性气中水分过量30%～50%，成品酸的质量浓度也能达到93%～94%。此外,该工艺流程简单，能效高，当酸性气SO2体积分数低至3%时仍可自热运行。
WSA湿法硫酸工艺分为氧化、转化、水合冷凝三部分进行。氧化反应是酸性气经净化后与燃烧空气鼓风机提供的燃烧空气在酸性气燃烧炉中进行燃烧，H2S与O2反应生成SO2，在燃烧炉内生成的工艺气体，出炉后经废热锅炉换热冷却，工艺气体被冷却到约430～450℃，直接进入SO2反应器。在SO2反应器内，SO2在催化剂催化作用下，进行转化反应，转化为SO3。SO2反应器是一台锥顶形立式容器，内设三个由格栅支撑的催化剂床层，催化剂床层下方均设有层间冷却器，以便取走反应热，提高转化率。在SO2反应器工艺气体中所含的SO2在三层绝热催化床层上转化，温度降至硫酸蒸汽露点280℃以上后经酸雾控制器进入WSA冷凝器。该工艺主要是将硫化氢与氧反应生成二氧化硫和水，其反应方程式为：
2H2S+3O2→2SO2+2H2O
然后生成的二氧化硫再与氧在本发明的催化剂产品下进行氧化转化反应生成三氧化硫，其反应方程式为：
2SO2+O2（催化剂）→2SO3
此时生成的三氧化硫与上面硫化氢与氧反应生成二氧化硫时的水进行水合反应生成硫酸，其反应方程式为：
SO3+H2O→H2SO4
湿法转化催化剂是在400℃～600℃之间有水蒸汽的情况下使用，但是，目前市场上使用的该类催化剂的水热稳定性较差，使得二氧化硫的转化率较低。
发明内容
本发明提供一种中、低温硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法，以解决现有催化剂的水热稳定性较差，使得二氧化硫的转化率较低等缺点。
本发明采用如下技术方案：
一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
该中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
优选地，上述一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
优选地，上述一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
优选地，上述一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（5）的煅烧温度为680℃，煅烧时间为2个小时。
本发明还提供一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂及其制备方法：
一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
该低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒7.5～8.0%、硫酸氢钾28～32%、硫酸钠3.0～3.3%、硅胶2～2.5%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
优选地，上述一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
优选地，上述一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
优选地，上述一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法的技术方案中，步骤（5）的煅烧温度为650℃，煅烧时间为2个小时。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的中、低温硫化氢湿法制硫酸钒催化剂的组分中，采用堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土作为催化剂的载体，使得该催化剂在水蒸汽的存在下具有稳定、较高的二氧化硫转化成三氧化硫的能力。
2、本发明的中、低温型硫化氢湿法制硫酸钒催化剂制备方法采用了高SiO2含量、低Al2O3、Fe2O3含量的硅藻土，不需进行酸处理，不会产生含酸废水，该制备方法还直接采用硫酸氢钾组分，也不需要化钒和中和工序，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，不会对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的生产工艺流程图。
图2为本发明低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一
一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为来自吉林长白山的硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
参照图1，该低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
优选地，上述步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
优选地，上述步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
优选地，上述步骤（5）的煅烧温度为680℃，煅烧时间为2个小时。
实施例二
一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为来自吉林长白山的硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
参照图2，该低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒7.5～8.0%、硫酸氢钾28～32%、硫酸钠3.0～3.3%、硅胶2～2.5%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
优选地，上述步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
优选地，上述步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
优选地，上述步骤（5）的煅烧温度为650℃，煅烧时间为2个小时。
本发明的中温是指反应起始温度在400～410℃；低温是指反应起始温度在380～390℃。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，其特征在于，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
2.如权利要求1所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒8.0～8.5%、硫酸氢钾32～35%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
3.如权利要求2所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
4.如权利要求2所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
5.如权利要求2所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）的煅烧温度为680℃，煅烧时间为2个小时。
6.一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂，其特征在于，由以下原料按重量份数配比组成：五氧化二钒7.5～8.0%、硫酸氢钾28～32%、硫酸钠3.0～3.3%、硅胶2～2.5%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，所述硅藻土的堆积密度<0.38g/ml，含水量≤5%，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%。
7.如权利要求6所述的一种低温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硅藻土土坯经过粉碎、干燥和三级旋风风选后，得到含水≤5%，堆积密度<0.38g/ml，SiO2含量≥86%，Fe2O3含量≤1.5%，Al2O3含量≤3.0%的硅藻土原料；
（2）按重量份数配比取以下原料：五氧化二钒7.5～8.0%、硫酸氢钾28～32%、硫酸钠3.0～3.3%、硅胶2～2.5%、磷酸1～1.5%、余量为硅藻土，并置于混合机内充分混合；
（3）混合后的物料转移至捏合机中，加入适量水进行捏合；
（4）捏合后的物料放入挤条机中挤条成型；
（5）成型后的物料先在120～150℃下干燥6～10个小时，然后在650～720℃下煅烧1-3个小时，煅烧后的物料经过筛、包装即为成品。
8.如权利要求7所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）的捏合时间为40～50分钟。
9.如权利要求7所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）挤条成型的形状为?5×10~20mm的条形、?12×4.5×10~20mm的空心环形状或?12×4.5×10~20mm的空心齿轮状。
10.如权利要求7所述的一种中温型硫化氢湿法制硫酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）的煅烧温度为650℃，煅烧时间为2个小时。
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