CN110876947A - 二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,属于催化剂技术领域。将氢氧化钾用蒸汽溶化,并与五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液,将载体a加入此钒水溶液中,充分搅拌混合后,过滤烘干得到固体A;配制与氢氧化钾等摩尔量的硫酸溶液,将固体A与硫酸溶液混合充分反应,而后加入载体b再混合,烘干后得到固体B;固体B加入助剂c后挤条成型,干燥焙烧得到二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂。该催化剂在二氧化硫湿法氧化催化制硫酸过程中具有良好的活性和稳定性,可用于二氧化硫湿法转化制硫酸转化器的任何部分。

Description

二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,属于催化剂制备技术领域。
背景技术
钒催化剂被广泛使用于硫酸生产装置,主要将二氧化硫转化为三氧化硫。传统的钒催化剂主要用于干法制硫酸装置,即二氧化硫在催化转化过程中没有水蒸气存在。而硫酸湿法转化工艺的特点是原料气中含有大量的水蒸气,二氧化硫的催化转化生成三氧化硫后直接与水蒸气形成硫酸。显而易见,湿接触法制酸是无需洗涤、干燥,在水蒸汽存在下将二氧化硫催化转化成三氧化硫,并直接凝结成酸,制酸工艺更简单,更有利于系统能量的回收利用,大大降低了投资和生产成本。
湿法制酸催化剂是湿法制酸工艺的核心技术,由于工艺不同,传统的干法催化剂应用在湿法装置上,存在强度下降,转化率降低,使用寿命短等问题。为了解决上述问题,本专利提出了一种二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,该催化剂在二氧化硫湿法氧化制硫酸中具有良好的活性和稳定性。
本发明一种湿法转化制硫酸催化剂的制备方法主要包括以下步骤:将氢氧化钾用蒸汽溶化,并与五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液,将载体a加入此钒水溶液中,充分搅拌混合后,过滤烘干得到固体A;配制与氢氧化钾等摩尔量的硫酸溶液,将固体A与硫酸溶液混合充分反应,而后加入载体b再混合,烘干后得到固体B;固体B加入助剂c后挤条成型,干燥焙烧得到催化剂。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,钒水中氢氧化钾和五氧化二钒质量比为2.0-2.5。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,五氧化二钒占催化剂总质量的6.5-8%。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,加入到钒水中的载体a为精制硅藻土,其比表面积为30-40m2/g,优选浙江安吉精制硅藻土。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,固体A与硫酸反应后加入的载体b为大孔二氧化硅载体,其比表面积为70-100m2/g。
所述的助剂大孔二氧化硅载体,大孔二氧化硅占催化剂总质量的3-8%。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,固体B是在二氧化硫气氛中烘干。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,在固体B中加入的助剂c为硫酸钠和磷酸钠中的一种或两种混合。
所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,催化剂的焙烧温度为550-700℃,焙烧时间为2-4h。
本发明通过优化催化剂的载体工艺,提高了活性组分的负载量;优化催化剂的制备工艺,提高了催化剂的催化性能及稳定性。该催化剂在二氧化硫湿法氧化催化制硫酸过程中比传统的钒催化剂具有更高的活性和稳定性,具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
实施例1
称取16.0g氢氧化钾用蒸汽溶化,将之与8.0g五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液500ml,称取65.0g浙江安吉精制硅藻土,将其加入到配制的钒水溶液中,充分搅拌混合30min后,过滤烘干得到固体A1;量取1:1硫酸溶液28.3ml,将之与固体A1混合充分反应30min,再称取载体大孔二氧化硅3.0g,加入并继续混合30min,并在二氧化硫氛围中烘干,得到固体B1;在固体B1加入3.5g硫酸钠后挤条成型,干燥,在550℃焙烧4h得到催化剂1。
实施例2
称取16.2g氢氧化钾用蒸汽溶化,将之与6.5g五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液500ml,称取62.0g浙江安吉精制硅藻土,将其加入到配制的钒水溶液中,充分搅拌混合30min后,过滤烘干得到固体A2;量取1:1硫酸溶液28.5ml,将之与固体A1混合充分反应30min,再称取载体大孔二氧化硅8.0g,加入并继续混合30min,并在二氧化硫氛围中烘干,得到固体B2;在固体B2加入3.0g磷酸钠后挤条成型,干燥,在700℃焙烧2h得到催化剂2。
实施例3
称取16.0g氢氧化钾用蒸汽溶化,将之与7.0g五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液500ml,称取63.0g浙江安吉精制硅藻土,将其加入到配制的钒水溶液中,充分搅拌混合30min后,过滤烘干得到固体A3;量取1:1硫酸溶液28.3ml,将之与固体A1混合充分反应30min,再称取载体大孔二氧化硅5.0g,加入并继续混合30min,并在二氧化硫氛围中烘干,得到固体B3;在固体B3加入2.0g硫酸钠和1g磷酸钠后挤条成型,干燥,在600℃焙烧3h得到催化剂3。
实施例4
称取17.5g氢氧化钾用蒸汽溶化,将之与7.5g五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液500ml,称取61.0g浙江安吉精制硅藻土,将其加入到配制的钒水溶液中,充分搅拌混合30min后,过滤烘干得到固体A4;量取1:1硫酸溶液31.0ml,将之与固体A1混合充分反应30min,再称取载体大孔二氧化硅6.0g,加入并继续混合30min,并在二氧化硫氛围中烘干,得到固体B4;在固体B4加入2.0g磷酸钠后挤条成型,干燥,在550℃焙烧3h得到催化剂4。
实施例5
称取18.0g氢氧化钾用蒸汽溶化,将之与8.0g五氧化二钒在热煮条件下制得钒水溶液500ml,称取60.0g浙江安吉精制硅藻土,将其加入到配制的钒水溶液中,充分搅拌混合30min后,过滤烘干得到固体A5;量取1:1硫酸溶液31.8ml,将之与固体A1混合充分反应30min,再称取载体大孔二氧化硅4.0g,加入并继续混合30min,并在二氧化硫氛围中烘干,得到固体B5;在固体B5加入3.0g硫酸钠后挤条成型,干燥,在650℃焙烧2h得到催化剂5。
实施例6
催化剂样品强度测试:径向抗压碎强度的测定方法按照GB/T3635的规定进行,机器测试,精度1级;酸泡强度测试是将催化剂置于1:1硫酸中浸泡24h后吸干酸液后测试,结果如下:
表1 强度测试结果
催化剂 强度,N/cm 酸泡强度,N/cm
C1 60.8 37.1
C2 64.5 37.3
C3 62.1 41.2
C4 59.3 34.7
C5 65.2 36.5
行业标准 ≥35.0 ----
实施例7
催化剂样品活性测试:催化剂样品为φ12*4.5mm,采用夹套式单管反应器测试,管径为36mm;催化剂装填量为30ml,空速为3600h-1;进气二氧化硫为10%,水蒸气10%,余为空气。活性检测温度为410℃和485℃,活性以二氧化硫转化率计,企业标准为Q/SH 1170 042-2015。
表2 活性测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
上述结果表明,本发明制备的催化剂的强度和酸泡强度完全满足二氧化硫湿法转化制备硫酸的工艺要求,并且催化剂具有良好的活性,反应温度宽,因此本发明提供了一种可靠有效的催化剂制备方法。

Claims (9)

1.一种二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,将氢氧化钾溶化与五氧化二钒制得钒水溶液,将载体a加入钒水溶液中,充分搅拌混合后,过滤烘干得到固体A;配制与氢氧化钾等摩尔量的硫酸溶液,将固体A与硫酸溶液混合充分反应,而后加入载体b再混合,烘干后得到固体B;固体B加入助剂c后挤条成型,干燥焙烧得到催化剂。
2.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,钒水溶液中氢氧化钾和五氧化二钒质量比为2.0-2.5。
3.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,五氧化二钒占催化剂总质量的6.5-8%。
4.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,加入到钒水溶液中的载体a为精制硅藻土,其比表面积为30-40m2/g。
5.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,固体A与硫酸反应后加入的载体b为大孔二氧化硅载体,其比表面积为70-100m2/g。
6.根据权利要求5中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,大孔二氧化硅占催化剂总质量的3-8%。
7.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,固体B是在二氧化硫气氛中烘干。
8.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,在固体B中加入的助剂c为硫酸钠和磷酸钠中的一种或两种混合。
9.根据权利要求1中所述的二氧化硫湿法氧化制硫酸催化剂的制备方法,其特征在于,催化剂的焙烧温度为550-700℃,焙烧时间为2-4h。
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