CN1233548C - 硫酸生产用中温型钒催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型中温型硫酸生产用钒催化剂及其制备方法，属于催化剂制造技术领域。主要是通过改进催化剂的配方，采用新矿源的硅藻土作为催化剂载体，制得新型的硫酸生产用钒催化剂。采用本发明方法制备的硫酸生产用钒催化剂具有更好的活性。该催化剂适用于硫酸生产装置的转化器的任何部分。
Description
技术领域：本发明属于催化技术领域，具体涉及一种新型中温型硫酸生产用钒催化剂及其制备方法。
技术背景：钒催化剂用于硫酸生产装置中将SO2氧化转化为SO3。传统钒催化剂为钒—钾(钠)—硅体系，以五氧化二钒为活性组分，硫酸钾、硫酸钠为助剂，山东硅藻土、东北硅藻土或两者混合作为载体。有中温型和低温型两种，中温型钒催化剂操作温度一般要求高于420℃，不超过600℃，具有较好的中温活性；低温型钒催化剂操作温度一般要求高于410℃，具有较好的低温活性，有利于提高硫酸转化器中SO2转化为SO3的总转化率。在两转两吸流程的硫酸生产装置中组合装填传统的中、低温型钒催化剂，可使SO2最终转化率达到99.5％。
由于山东硅藻土的限制开采和硅藻土处理不当、东北硅藻土的开采权被国外公司买断，供给钒催化剂作载体使用的硅藻土的质量大幅度下降，影响了现有的钒催化剂的质量。
钒催化剂的现有制造方法：
将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得符合要求的KVO3与KOH混合溶液(简称钒水)，然后将钒水用硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物。然后按规定比例将胶体沉淀物与助剂、精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装等工序制成钒催化剂。
发明内容：本发明的目的是要提出一种新型中温型硫酸生产用钒催化剂产品，此催化剂比传统的钒催化剂具有更高的活性和热稳定性，能满足硫酸生产对SO2总转化率的需要。
本发明生产出的钒催化剂比传统的钒催化剂具有更好的催化性能，此催化剂能替代传统的钒催化剂用于硫酸生产中。
本发明是这样来实现的，以云南硅藻土为载体，在传统的钒一钾(钠)一硅体系中添加助剂，使其具有更高的活性和热稳定性。它主要包括以下内容：中温型钒催化剂配方为7.5～8.5％重量的V2O5、K2O/V2O5摩尔比为2.5～3.0、1.0～5.0％重量的助剂，其余为硅藻土；助剂是磷酸、酸式磷酸铝中的一种或两种的混合物，硅藻土是云南寻甸硅藻土。
本发明催化剂的制备是按催化剂配方将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得KVO3与KOH混合溶液，将该溶液用硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与助剂和硅藻土加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装工序制成钒催化剂产品。
本发明制备的钒催化剂，适用于硫酸生产装置的转化器的任何部分。
具体实施方式：下面结合实施例进一步说明本发明的内容：
实施例1
样品配方V2O5 8.0％、K2O/V2O5 2.7(摩尔比)其余为山东临朐硅藻土和东北长白硅藻土；采用传统生产工艺。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为2.7的KVO3与KOH混合溶液(简称钒水)，制备的钒水的V2O5浓度为242g/L，K2O/V2O5为2.7。然后将33.1ml的钒水用13.4ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与40.7g山东临朐精制硅藻土和38.8g东北长白硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100g钒催化剂。
实施例2
样品配方V2O5 8.0％、K2O/V2O5 2.7(摩尔比)磷酸二氢铝3％其余为云南寻甸硅藻土；将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为2.7的KVO3与KOH混合溶液(简称钒水)，制备的钒水的V2O5浓度为242g/L，K2O/V2O5为2.7。然后将33.1ml的钒水用13.4ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与3g磷酸二氢铝、72.0g云南寻甸精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100g钒催化剂。
样品测试
催化剂样品：粒度为φ9×3.5×10～15mm。
活性测试条件：
转化器：采用夹套式单管反应器，其规格为φ36×2mm，测温热电偶套管位于转化器的中心，其规格为φ8×1.5mm；
催化剂装量：30ml；
催化剂粒度：3.35～4.0mm；
空间速度：3600h；
进气SO2的体积百分数：10±1％余为空气；
系统压力：常压；
活性检测温度：485℃(中温型)、410℃(低温型)；
耐热温度和时间：700℃ 5h(中温型)、600℃ 5h(低温型)；
以SO2的转化率表示活性的高低。
活性测试结果列于表一，其中样品1为传统的中温型钒催化剂，样品2为新的中温型钒催化剂。
表一 活性测试结果
| 样品例 | 活性(耐热后SO2转化率)％ | 相对值 |
| 1 | 87.0 | 1 |
| 2 | 92.2 | 1.06 |
由测试结果可看出，采用本发明方法制备的钒催化剂的活性明显高于传统的钒催化剂，表明本发明制备的钒催化剂的性能有明显的提高，能满足硫酸生产对SO2总转化率的需要。
Claims (2)
1.一种中温型硫酸生产用钒催化剂，其特征在于该催化剂配方为7.5～8.5％重量的V2O5、K2O/V2O5摩尔比为2.5～3.0、1.0～5.0％重量的助剂，其余为硅藻土；助剂是磷酸、酸式磷酸铝中的一种或两种的混合物，硅藻土是云南寻甸硅藻土。
2、一种如权利要求1所述钒催化剂的制备方法，其特征在于按催化剂配方将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得KVO3与KOH混合溶液，将该溶液用硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与助剂和硅藻土加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装工序制成钒催化剂产品。
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