DE112017007638T5

DE112017007638T5 - Vanadium-basierter Katalysator und Herstellverfahren hierfür

Info

Publication number: DE112017007638T5
Application number: DE112017007638.2T
Authority: DE
Inventors: Xianguo TIAN; Shixin Wei; Tianlei DONG; Huiqin YIN; Tianming Xie; Jian He
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: SINOPEC NANJING RESEARCH INSTITUTE OF CHEMICAL, CN; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2020-05-14
Also published as: DK201901553A1; DK180890B1; CN111065458A; CN111065458B; US10940462B2; WO2018227362A1; US20200156045A1

Abstract

Ein Vanadium-basierter Katalysator enthält eine aktive Phase, die auf einem Träger getragen ist. Die aktive Phase enthält Vanadiumoxid, Kaliumsulfat, Natriumsulfat und Hilfsmittel. Der Träger enthält Siliciumdioxid mit ultragroßem Porendurchmesser und Diatomit, wobei die durchschnittliche Porengröße des Siliciumdioxids mit ultragroßem Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm liegt und der Diatomit ein raffinierter Diatomit ist mit einem Siliciumdioxidgehalt von mehr als 85 % nach dem Raffinieren. Das Herstellverfahren für den Vanadium-basierten Katalysator enthält: 1) Mischen von Kaliumvanadium und Kaliumhydroxid und Durchführen einer Neutralisierungsreaktion einer hergestellten gemischten Lösung und Schwefelsäure, und 2) Mischen eines Neutralisierungsreaktionsproduktes von Schritt 1) mit dem Träger und Natriumsulfat und Durchführen von Walzen, Bandextrusion, Trocknen und Rösten, zur Herstellung des Vanadium-basierten Katalysators, wobei Hilfsverbindungen im Schritt 1)und/oder im Schritt 2) zugegeben werden.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft das technische Gebiet einer Katalysatorherstellung und insbesondere einen Vanadium-basierten Katalysator und ein Herstellverfahren hierfür.
Hintergrund der Erfindung
Ein Vanadium-Katalysator wird in einer Schwefelsäure-Produktionseinheit zum Oxidieren von SO₂ in SO₃ verwendet. Der traditionelle Vanadium-Katalysator ist ein Vanadium-Kalium (Natrium)-Silicium-System, wobei Vanadiumpentoxid als aktive Komponente, Kaliumsulfat und Natriumsulfat als Hilfsmittel und Diatomit als Träger vorhanden sind. Der Vanadium-Katalysator wird in einen Umwandler einer Schwefelsäureerzeugungseinheit geladen, zum Umwandeln von SO₂ in SO₃ bei einer Betriebstemperatur, die im Allgemeinen höher als 410°C sein muss und nicht mehr als 600°C ist, was für die Aktivität des Katalysators vorteilhaft ist, wodurch somit die Umwandlungsrate von SO₂ verbessert werden kann.
Gegenwärtig wird der Vanadium-Katalysator durch folgendes Verfahren hergestellt. Eine gewünschte gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) aus KVO₃ und KOH wird hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heiß-Siedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Das Vanadiumwasser wird dann mit Schwefelsäure neutralisiert, unter Erhalt eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach werden das kolloidale Präzipitat, ein Hilfsmittel, ein gereinigtes Diatomit usw. zu einer Mühle in einem bestimmten Verhältnis gegeben, gleichmäßig gemischt, gemahlen, komprimiert und zu einem formbaren Material geformt, das dann zu einem Endprodukt durch Extrudieren, Trocknen, Rösten, Sieben und Verpacken erzeugt wird. Bei dem obigen Verfahren wird das Vanadiumpentoxid als aktive Komponente in der Form von festem oder kolloidalem Vanadiumpentoxid oder Ammoniumvanadat oder Ammoniumpolyvanadat zugegeben und dann zusammen mit den anderen Komponenten gemischt und gemahlen; jedoch ist es schwierig, eine Fest-Fest-Mischung zu verwenden, unter Erhalt eines Materials mit homogen verteilten Komponenten, die die katalytische Effizienz der aktiven Komponente beeinflussen können. Zusätzlich verwenden alle Vanadiumsulfat-Katalysatoren Diatomit als Träger, aber die Qualität von natürlichem Diatomit ist sehr instabil aufgrund des geologischen Ursprungs davon. Die Porendurchmesserverteilung von natürlichem Diatomit ist verhältnismäßig breit (siehe Tabelle 1), und die Porenstruktur davon ist weder stabil noch gleichmäßig. Wenn natürliches Diatomit als Träger verwendet wird, zur Herstellung des Katalysators, ist das Dispergierverfahren der aktiven Komponente nicht zufriedenstellend. Obwohl behandeltes und gereinigtes Diatomit als Träger eines Vanadiumkatalysators dienen kann, wird die Stabilität der Leistung des Katalysators aufgrund der natürlichen Instabilität von Diatomit noch beeinflusst. Tabelle 1 Porendurchmesserverteilung von natürlichem Diatomit

Porendurchmesserbereich 8-50 nm 50-100 nm 100-300 nm 300-600 nm 600-900 nm > 900 nm

Anteil 10-15 % 20-25% 25-30% 20-25% 10-15% 5-10%
Zusammenfassung der Erfindung
In Bezug auf die obigen Probleme der existierenden Technologien bezweckt diese Erfindung, einen Vanadium-basierten Katalysator und ein Herstellverfahren hierfür anzugeben. Durch Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Verteilung einer Aktivkomponente und Verbesserung der Stabilität eines Trägers kann ein Katalysator mit höherer katalytischer Aktivität und thermischer Stabilität erzeugt werden. Der Katalysator ist besonders geeignet für die Reaktion zum Oxidieren von SO₂ in SO₃ und kann das Erfordernis für die gesamte Umwandlungsrate von SO₂ bei der Erzeugung von Schwefelsäure erfüllen und hat einen hohen Anwendungswert bei der Erzeugung von Schwefelsäure.
Diese Erfindung gibt gemäß einem Aspekt einen Vanadium-basierten Katalysator an. Der Katalysator enthält: eine aktive Phase, die auf einem Träger geladen ist. Die aktive Phase enthält Vanadiumoxid, Kaliumsulfat, Natriumsulfat und ein Hilfsmittel. Der Träger enthält ein Silika mit ultragroßem Porendurchmesser und einen Diatomit, wobei das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm aufweist und der Diatomit ein gereinigter Diatomit mit einem Silikagehalt von mehr als 85 % ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung hat das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 150 bis 400 nm.
Erfindungsgemäß kann der gereinigte Diatomit erhalten werden durch Behandeln des Diatomits von einem bestimmten Gebiet unter Verwendung von physikalischen und chemischen Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind. Bevorzugt ist der gereinigte Diatomit zumindest einer von Zhejiang-Diatomit, Yunnan-Diatomit und Nordost-China-Diatomit, behandelt unter Verwendung eines physikalischen und/oder chemischen Verfahrens.
Die Erfinder dieser Erfindung haben in ihren Studien festgestellt, dass durch Verwendung der technischen Lösung der Kombination eines Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser mit einem Diatomit es möglich ist, einen Träger mit ausgezeichneter Bildungsfähigkeit und Stabilität ebenso wie einem gleichmäßigen Porendurchmesser und einer stabilen Porenstruktur zu bilden, und somit einen Katalysator mit ausgezeichneter Leistung zu bilden. Auf der einen Seite kann das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser den räumlichen Abstand des amorphen Diatomits korrigieren, unter Erhalt eines Trägers mit einer engen Porendurchmesserverteilung, wodurch die Wirkung der Instabilität des Diatomits bei der Leistung des Katalysators reduziert wird, was zur Verbesserung der Beladungswirkung der aktiven Phase auf dem Träger beiträgt; auf der anderen Seite kann das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser ebenfalls als Bindemittel dienen, zur Verbesserung der Bildungsfähigkeit, Stabilität und Festigkeit des Diatomits.

Gegenwärtig sind technische Spezifizierungen des gegenwärtig verwendeten Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser in Tabelle 2 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass das existierende Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 12 bis 50 nm aufweist. Das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser, das erfindungsgemäß verwendet wird, hat jedoch einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm, bevorzugt 150 bis 400 nm. Das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser innerhalb dieses Porendurchmesserbereiches ist besonders geeignet zum Beladen und Dispergieren einer aktiven Phase, die sich aus Vanadiumoxid, Kaliumsulfat, etc. zusammensetzt, und kann somit zur Herstellung eines Vanadium-basierten Katalysators mit ausgezeichneter katalytischer Leistung verwendet werden. Tabelle 2 Technische Spezifizierungen von Silika mit ultragroßem Porendurchmesser

Typ	Porenvolumen (ml/g)	Spezifisches Massengewicht (g/L)	Porendurchmesser (A)	Spezifische Oberfläche (m²/g)	Wassergehalt	Ursprünglicher Teilchendurchmesser (mesh)
Typ I	1,0-1,3	350-400	120-150	330-400	≤5%	80 mesh>80%
Typ II	1,3-1,7	300-350	150-300	290-330	≤5%	80 mesh>80%
Typ III	1,7-2,0	250-300	300-400	250-290	≤5%	80 mesh>80%
Typ IV	2,0-2,5	200-250	400-500	200-250	≤5%	80 mesh>80%
Typ V	2,5-3,0	180-220	>500	150-200	≤5%	80 mesh>80%
Bemerkung: 1 nm=10 Ä

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist die aktive Phase in einer Menge im Bereich von 30 bis 40 Gew.-% vorhanden und der Träger ist in einer Menge im Bereich von 60 bis 70 Gew.-% vorhanden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist auf der Basis eines Gesamtgewichtes des Vanadium-basierten Katalysators Vanadiumoxid in einer Menge im Bereich von 6,5 bis 8,5 Gew.-% vorhanden, ein molares Verhältnis von Kaliumelement zu Vanadiumelement ist (2,5-4,0):1, das Hilfsmittel ist in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 2,0 Gew.-% vorhanden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist das Natriumsulfat in einer Menge im Bereich von 3,0 bis 6,0 Gew.-% vorhanden.
Die Erfinder dieser Erfindung haben in ihren Studien festgestellt, dass die Niedertemperaturaktivität des Katalysators verbessert werden kann durch Einfügen einer bestimmten Menge an Natriumsulfat. Wenn die Menge von Natriumsulfat weniger als 3,0 Gew.-% ist, ist die Erhöhung der Niedertemperaturaktivität unzureichend; wenn die Menge an Natriumsulfat mehr als 6,0 Gew.-% ist, erreicht die Niedertemperaturaktivität einen Peakwert, und die Erhöhung ist nicht signifikant.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist auf der Basis des Gesamtgewichtes des Vanadium-basierten Katalysators das Silica mit ultragroßem Porendurchmesser in einer Menge im Bereich von 8,0 bis 20,0 Gew.-% vorhanden.
Diese Erfindung gibt gemäß einem anderen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung des obigen Vanadium-basierten Katalysators an. Das Verfahren enthält:

1) Mischen von Kaliumvanadat und Kaliumhydroxid, zur Bildung einer gemischten Lösung, und Durchführen einer Neutralisierungsreaktion mit der gemischten Lösung und einer Schwefelsäurelösung, und
2) Mischen eines Produktes der Neutralisierungsreaktion in Schritt 1) mit einem Träger und Natriumsulfat, zur Bildung einer Mischung, und Durchführen von Mahlen, Pressen, Extrudieren, Trocknen und Rösten mit der Mischung, zur Herstellung eines Vanadium-basierten Katalysators, wobei der Träger ein Silika mit ultragroßem Porendurchmesser und einen Diatomit enthält, und

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird im Schritt 1) Kaliumsulfit zugegeben, wenn die gemischte Lösung hergestellt wird, und bevorzugt ist ein molares Verhältnis von Kaliumsulfit zu Kaliumvanadat 1:(0,9-1).
Erfindungsgemäß ist, wenn Kaliumsulfit nicht zugegeben wird, das Produkt der obigen Neutralisierungsreaktion ein kolloidales Präzipitat, das V₂O₅ und K₂SO₄ enthält; wenn Kaliumsulfit zugegeben wird, wird das pentavalente Vanadium in tetravalentes Vanadiumion reduziert, und somit ist das Produkt der obigen Neutralisierungsreaktion eine Lösung mit VOSO₄ und K₂SO₄. Im Vergleich zum Mischen des kolloidalen Präzipitates mit dem Träger ist das Mischen des Produktes im Lösungszustand mit dem Träger mehr ausreichend und kann somit eine bessere Beladungswirkung erzeugen. Zusätzlich führt Kaliumsulfit als Reduktionsmittel nicht nur keine anderen Komponenten ein, sondern stellt ebenfalls Kalium als aktive Komponente zur Verfügung. Im Vergleich zur Verwendung von anderen Reduktionsmitteln wie gasförmigem SO₂, Oxalsäure und dergleichen vermeidet die Verwendung von Kaliumsulfit die Sekundärverunreinigung, die durch die Reduktion unter Verwendung von SO₂ verursacht wird, und vermeidet die hohen Kosten der Reduktion unter Verwendung von Oxalsäure und ist daher vorteilhafter bezüglich des Umweltschutzes und bezüglich der Reduktion der Verschmutzung und der Kosten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist in dem Träger ein Gewichtsverhältnis des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser zum Diatomit (5-40):(60-95), bevorzugt (12-35):(65-88).
Die Erfinder dieser Erfindung haben in ihren Studien festgestellt, dass durch Begrenzung des Gewichtsverhältnisses des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser zum Diatomit innerhalb des obigen spezifischen Bereiches es vorteilhaft ist, eine gewünschte Wirkung zur Korrektur von Diatomit unter Verwendung des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser zu erzielen. Wenn der Anteil des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser weniger als 5 % ist, kann die wesentliche Wirkung zur Korrektur der Teilchendurchmesserstruktur und der Teilchendurchmesserverteilung von Diatomit nicht erzielt werden. Wenn auf der anderen Seite der Anteil des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser mehr als 40 % ist, können die Bildungsfähigkeit und Stabilität des Katalysators beeinflusst werden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung enthält die Herstellung des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen Schritt der Verwendung von kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 120 bis 550 nm in einem Silikasol. Erfindungsgemäß werden die kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 120 bis 550 nm, die im Silikasol verwendet werden, in einem anschließenden Röstschritt zersetzt, und somit wird das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser mit einem Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm gebildet.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist die Hilfsverbindung zumindest eine, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Phosphor-haltigen Verbindung und einer Cäsium-haltigen Verbindung, bevorzugt zumindest eine, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Cäsiumhydroxid und Cäsiumsulfat.
Die Erfinder dieser Erfindung haben in ihren Studien festgestellt, dass die Verwendung einer spezifischen Menge der Phosphor-haltigen Verbindung und/oder der Ruthenhaltigen Verbindung als Hilfsverbindung weiter die Niedertemperaturaktivität des Katalysators verbessern kann.
Erfindungsgemäß wird, wenn die Hilfsverbindung alkalisch ist, diese bevorzugt im Schritt 1) zugegeben; wenn die Hilfsverbindung sauer ist, wird sie wahlweise im Schritt 1) oder Schritt 2) zugegeben.
Diese Erfindung gibt gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung von SO₃ durch Oxidation von SO₂ an. Das Verfahren enthält: Kontaktieren eines Gasstromes mit SO₂ mit dem oben beschriebenen Vanadium-basierten Katalysator, unter Erhalt eines gasförmigen Produktes, das SO₃ enthält.
Erfindungsgemäß kann der obige Vanadium-basierte Katalysator in einem Umwandler einer Schwefelsäureerzeugungseinheit zum Umwandeln von SO₂ in SO₃ verwendet werden.
Andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und werden aufgrund der Beschreibung selbstverständlich oder beim Lesen der Ausführungsbeispiele verstanden. Die Ziele und andere Vorteile dieser Erfindung werden durch Strukturen, die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen realisiert und erhalten.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung werden detailliert unten unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, wodurch das Verfahren vollständig verstanden werden kann, wie diese Erfindung technische Mittel verwendet, um die technischen Probleme zu lösen und die technischen Wirkungen zu erzielen, und kann somit das Verfahren auf der Basis eines solchen Verständnisses implementieren. Es ist festzustellen, dass, solange es keinen Konflikt gibt, Beispiele dieser Erfindung und Merkmale der Beispiele miteinander kombiniert werden können und die resultierenden technischen Lösungen alle innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung liegen.
In den folgenden Beispielen enthalten Testmaterialien:

Diatomit aus Nordost-China: CB05, hergestellt von Jilin Changbai Diatomite Co., Ltd.,
Yunnan-Diatomit: YX04, hergestellt von Yunnan Diatomite Products Factory, und
Zhejiang-Diatomit: CD02, hergestellt von Shengzhou Huali Diatomite Products Co., Ltd.

Um die Erfordernisse beim Diatomit als Träger zu erfüllen, muss natürlicher Diatomit verarbeitet werden, zum Reduzieren der Gehalte von Lehmmineralien und Schuttmineralien, zur Erhöhung des Anteils von Diatomhüllen. Gereinigter Diatomit wird üblicherweise hergestellt, indem roher Diatomit geschlagen und durch Zyklon getrennt wird, und indem dann das resultierende Diatomit mit Schwefelsäure behandelt wird.
Andere Testmaterialien, die nicht aufgelistet sind, sind jeweils kommerziell erhältliche Produkte.
Erfindungsgemäß ist der durchschnittliche Porendurchmesser der durchschnittliche Porendurchmesser, der entsprechend einem Quecksilbereindringverfahren (GBT 21650.1 Quecksilbereindringverfahren und Gasadsorptionsverfahren zum Messen der Porendurchmesserverteilung und Porosität eines festen Materials, Teil 1:

Quecksilbereindringverfahren) gemessen und berechnet wird.

Herstellbeispiel 1
75 g Tetramethoxysilan (TMOS) und 65 g Methanol werden zu einem 250 ml-Dreihalskolben gegeben, ausgerüstet mit einem Rührer und Rückflusskondensator, und gut gerührt. Salzsäure mit einer bestimmten Konzentration wurde zum Reaktionskolben gegeben, mit anschließender Einführung von N₂. Die resultierende Mischung wurde auf eine Rückflusstemperatur zur Reaktion für 2 Stunden erwärmt und schließlich auf Raumtemperatur natürlich gekühlt, unter Erhalt eines farblosen transparenten SiO₂-Sols.
Kolloidale Mikrosphären von Polystyrol mit Teilchendurchmessern im Bereich von 260 bis 280 nm wurden in das SiO₂-Sol 10 Minuten getaucht und dann saugfiltriert. Nach der Saugfiltration wurde der filtrierte Feststoff bei 70°C 60 Minuten getrocknet. Das obige Eintauchen, die Saugfiltration und Trocknungsvorgänge wurden 3-mal wiederholt. Das getrocknete Produkt nach der Behandlung wurde in einen Rohrofen gegeben, auf 300°C bei einer Rate von 3°C/min unter einer Bedingung der Einführung von Luft erwärmt und 4 Stunden bei 300°C gehalten, dann auf 600°C erwärmt und 3 Stunden bei 600°C gehalten und schließlich natürlich gekühlt, unter Erhalt eines Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 240 nm.
Herstellbeispiel 2
Ein Silika mit ultragroßem Porendurchmesser wurde auf gleiche Weise wie bei Herstellbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol Teilchendurchmesser im Bereich von 170 bis 180 nm aufwiesen und dass das hergestellte Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 150 nm hatte.
Herstellbeispiel 3
Ein transparentes SiO₂-Sol wurde in einem Verhältnis von n(Si(OEt)₄):n(EtOH):n(HCl):n(H₂O)=1:3,9:0,3:1,8 und mit Tetraethylorthosilikat als Siliciumquelle hergestellt. Das SiO₂-Sol wurde tropenweise zu kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol mit Teilchendurchmessern im Bereich von 320 bis 340 nm gegeben und einer Saugfiltration unterworfen. Nach der Saugfiltration wurde der filtrierte Feststoff 60 Minuten bei 60 bis 70°C getrocknet, was mehrere Male wiederholt wurde. Der Feststoff wurde unter programmierter Temperaturerhöhungssteuerung und einer Bedingung der Einführung von Luft langsam (<5°C/min) auf 300°C erwärmt und 5 Stunden bei 300°C gehalten, dann auf 570°C erwärmt und 5 Stunden bei 570°C gehalten und schließlich gekühlt, unter Erhalt eines Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 300 nm.
Herstellbeispiel 4
Ein Silika mit ultragroßem Porendurchmesser wurde auf gleiche Weise wie bei Herstellbeispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol Teilchendurchmesser im Bereich von 420 bis 445 nm aufwiesen und das hergestellte Silika mit ultragroßem Porendurchmesser hatte einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 400 nm.
Beispiel 1
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Das hergestellte Vanadiumwasser hatte eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,7. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 17,9 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 3,7 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 8,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, und 59,8 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,7 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 3,7 Gew.-% vorhanden; P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Beispiel 2
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Das hergestellte Vanadiumwasser hatte eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 4,0. Dann wurden 28,2 ml des Vanadiumwassers mit 18,2 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 4,1 g Na₂SO₄, 0,9 ml Cäsiumsulfat, 13,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 2, und 52,7 g gereinigter Yunnan-Diatomit zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,5 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 4,0 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 4,1 Gew.-% vorhanden; Cäsiumsulfat war in einer Menge von 0,9 % vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 13,0 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Yunnan-Diatomit.
Beispiel 3
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Das hergestellte Vanadiumwasser hatte eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,5. Dann wurden 30,8 ml des Vanadiumwassers mit 17,4 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 5,5 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 18,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 3, und 47,0 g gereinigtes Zhejiang-Diatomit zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,2 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,5 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 5,5 Gew.-% vorhanden; P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 18,0 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Zhejiang-Diatomit.
Beispiel 4
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung des aufgelösten KOH und V₂O₅. Das hergestellte Vanadiumwasser hatte eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,8. Dann wurden 29,3 ml des Vanadiumwassers gleichmäßig mit 1,5 g Cäsiumhydroxid gemischt. Die resultierende Mischung wurde mit 19,1 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 3,1 g Na₂SO₄, 10,6 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 4, und 55,5 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,8 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,8 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 3,1 Gew.-% vorhanden; Cäsiumsulfat war in einer Menge von 1,8 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 10,6 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Beispiel 5
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 71,2 g Kaliumsulfit wurden zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt des Vanadiumwassers mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,5. Dann wurden 30,8 ml des Vanadiumwassers mit 22,4 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 5,5 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 18,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, und 47,0 g gereinigter Zhejiang-Diatomit zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,2 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,5 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 5,5 Gew.-% vorhanden; P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 18,0 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Zhejiang-Diatomit.
Beispiel 6
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 67,7 g Kaliumsulfit wurden zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt des Vanadiumwassers mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,2. Dann wurden 29,3 ml des Vanadiumwassers mit 19,9 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 6,0 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 11,2 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 2, und 58,8 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,8 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,2 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 6,0 Gew.-% vorhanden; P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 11,2 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Beispiel 7
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 69,5 g Kaliumsulfit wurden zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt des Vanadiumwassers mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,7. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 22,8 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1 hergestellt), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 3,7 g Na₂SO₄, 1,6 g Cäsiumsulfat, 8,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, und 57,9 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben, gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, mit dem dann ein Extrudieren, Trocknen und Rösten durchgeführt wurde, unter Erzeugung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden, K₂O/V₂O₅ war 3,7 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 3,7 Gew.-% vorhanden; Cäsiumsulfat war in einer Menge von 1,6 Gew.-% vorhanden; das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden, und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Vergleichsbeispiel 1
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Das hergestellte Vanadiumwasser hatte eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 2,7. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 13,1 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat und 82,0 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 2,7 (molares Verhältnis und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Vergleichsbeispiel 2
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 69,5 Kaliumsulfit wurde zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt von Vanadiumwasser mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 2,7. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 18,0 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung einer gemischten Lösung aus VOSO₄ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat und 82,0 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 2,7 (molares Verhältnis und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Vergleichsbeispiel 3
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 65,1 g Kaliumsulfit wurde zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt von Vanadiumwasser mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,5. Dann wurden 28,2 ml des Vanadiumwassers mit 20,5 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung einer gemischten Lösung aus VOSO₄ und K₂SO₄. Danach wurde die gemischte Lösung, 3,5 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure und 73,5 g gereinigter Yunnan-Diatomit zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,5 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 3,5 (molares Verhältnis, Na₂SO₄ war in einer Menge von 3,5 Gew.-% vorhanden, P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden und der Rest war gereinigter Yunnan-Diatomit.
Vergleichsbeispiel 4
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Nach der Auflösung hatte das hergestellte Vanadiumwasser eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 2,7. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 13,1 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung einer gemischten Lösung von VOSO₄ und K₂SO₄. Danach wurden die gemischte Lösung, 1,5 g Na₂SO₄ und 80,3 g gereinigter Zhejiang-Diatomit zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 2,7 (molares Verhältnis, Na₂SO₄ war in einer Menge von 1,5 Gew.-% vorhanden und der Rest war gereinigter Zhejiang-Diatomit.
Vergleichsbeispiel 5
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 67,7 Kaliumsulfit wurde zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt von Vanadiumwasser mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,2. Dann wurden 29,3 ml des Vanadiumwassers mit 19,9 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung einer gemischten Lösung aus VOSO₄ und K₂SO₄. Danach wurden die gemischte Lösung, 6,0 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 5,0 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, und 65,9 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,8 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 3,2 (molares Verhältnis Na₂SO₄ war in einer Menge von 6,0 Gew.-% vorhanden, P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden und das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 5,0 Gew.% vorhanden und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Vergleichsbeispiel 6
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. 67,7 g Kaliumsulfit wurde zu dem Vanadiumwasser gegeben und aufgelöst, unter Erhalt von Vanadiumwasser mit einer Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und einem molaren Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,2. Dann wurden 29,3 ml des Vanadiumwassers mit 19,9 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung einer gemischten Lösung aus VOSO₄ und K₂SO₄. Danach wurden die gemischte Lösung, 6,0 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 11,2 g des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser (Typ: Typ IV; Porendurchmesser: 40 bis 50 nm) und 58,8 g gereinigter Diatomit aus Nordost-China zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig vermischt, mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, zur Herstellung von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,8 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 3,2 (molares Verhältnis), Na₂SO₄ war in einer Menge von 6,0 Gew.-% vorhanden, P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden und das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 11,2 Gew.% vorhanden und der Rest war gereinigter Diatomit aus Nordost-China.
Vergleichsbeispiel 7
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Nach Auflösung hatte das resultierende Vanadiumwasser eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,2. Dann wurden 30,1 ml des Vanadiumwassers mit 15,5 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurde das kolloidale Präzipitat, 1 ml Phosphorsäure und 67,5 g des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig gemischt, mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, unter Erhalt von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 8,0 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 3,2 (molares Verhältnis); P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden und der Rest war das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser.
Vergleichsbeispiel 8
Eine gemischte Lösung (als Vanadiumwasser bezeichnet) von KVO₃ und KOH wurde hergestellt durch Auflösen von KOH mit Dampf und Durchführen einer Heißsiedebehandlung mit dem aufgelösten KOH und V₂O₅. Nach Auflösung hatte das resultierende Vanadiumwasser eine Konzentration von V₂O₅ von 266 g/l und ein molares Verhältnis von K₂O/V₂O₅ von 3,2. Dann wurden 28,2 ml des Vanadiumwassers mit 14,6 ml einer Schwefelsäurelösung neutralisiert (die Schwefelsäurelösung wurde hergestellt durch Mischen von konzentrierter Schwefelsäure und Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1), zur Herstellung eines kolloidalen Präzipitates von V₂O₅ und K₂SO₄. Danach wurden das kolloidale Präzipitat, 6,0 g Na₂SO₄, 1 ml Phosphorsäure, 30,0 g des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser, hergestellt in Herstellbeispiel 1, und 38,6 g gereinigter Yunnan-Diatomit zu einer Mühle gegeben und gleichmäßig gemischt, mit anschließender Zugabe von Wasser. Die Mischung wurde gemahlen und gepresst, zur Bildung eines formbaren Materials, das dann extrudiert, getrocknet und geröstet wurde, unter Erhalt von 100 g eines Vanadium-basierten Katalysators.
In dem Vanadium-basierten Katalysator war V₂O₅ in einer Menge von 7,5 Gew.-% vorhanden; K₂O/V₂O₅ war 3,2 (molares Verhältnis); Na₂SO₄ war in einer Menge von 6,0 Gew.-% vorhanden, P₂O₅ war in einer Menge von 1 Gew.-% vorhanden, Silika mit ultragroßem Porendurchmesser war in einer Menge von 30,0 Gew.-% vorhanden und der Rest war der gereinigte Yunnan-Diatomit.
Testbeispiel 1
Die Katalysatoren, hergestellt in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen, wurden zu Katalysatorproben mit Teilchendurchmessern ∅ von 5×5 bis 8 mm hergestellt und Aktivitätstests unter den folgenden Bedingungen unterworfen. Die Aktivität wurde durch die Umwandlungsrate von SO₂ ausgedrückt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Der Wert der Umwandlungsrate E von SO₂ wurde in % ausgedrückt und entsprechend folgender Formel berechnet: $E = \frac{φ_{1} - φ_{2}}{φ_{1} (1 - 0.015 φ_{2})} \times 100$
In der Formel ist φ1 der Wert der Volumenfraktion von Schwefeldioxid im Gas am Einlass des Reaktors und wird in % ausgedrückt; φ2 ist der Wert der Volumenfraktion von Schwefeldioxid im Gas am Auslass des Reaktors und wird in % ausgedrückt.

Umwandler: Der verwendete Umwandler war ein ummantelter Einzelrohrreaktor mit einem Rohrdurchmesser ∅ von 36×2 mm. Ein Hülle des Temperaturthermoelementes wurde an der Mitte des Umwandlers lokalisiert. Die Hülle des Temperaturthermoelements hatte einen Durchmesser ∅ von 8×1,5 mm.

Menge des beladenen Katalysators:	30 ml;
Raumgeschwindigkeit:	3.600 h;
Volumenprozentsatz der Aufnahme von SO₂:	10 % und Rest war Luft;
Systemdruck:	atmosphärischer Druck
Temperatur des Aktivitätstests:	440°C

Testbeispiel 2

Die Festigkeit wurde entsprechend HG/T 2782-Messung der Deformationsresistenz von Dünger-Katalysatorteilchen gemessen. Tabelle 3 Ergebnisse der Aktivitätstests

Proben	Aktivität (Umwandlungsrate von SO₂) %	Festigkeit (N/cm)
Beispiel 1	67,8	75
Beispiel 2	64,2	70
Beispiel 3	63,6	68
Beispiel 4	64,5	66
Beispiel 5	65,0	69
Beispiel 6	65,5	71
Beispiel 7	67,5	72
Vergl. - Beispiel 1	55,0	52
Vergl. - Beispiel 2	58,8	57
Vergl. - Beispiel 3	60,4	60
Vergl. - Beispiel 4	56,4	54
Vergl.-Beispiel 5	60,6	64
Vergl. - Beispiel 6	59, 8	61
Vergl. - Beispiel 7	51,2	35
Vergl.-Beispiel 8	56,1	48

Von Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die Vanadium-Katalysatoren, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt sind, eine deutlich höherer Aktivität als die traditionellen Vanadium-basierten Katalysatoren aufweisen und die Umwandlungsrate von SO₂ verbessern können, wenn sie in einem Umwandler einer Schwefelsäure-Erzeugungseinheit verwendet werden, wodurch das Erfordernis für eine gesamte Umwandlungsrate von SO₂ bei der Schwefelsäureproduktion erfüllt wird.
Während Ausführungsbeispiele dieser Erfindung wie oben beschrieben sind, dienen die beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich dem Verständnis dieser Erfindung und sollen nicht diese Erfindung beschränken. Verschiedene Modifizierungen und Variationen in der Form und Details der Ausführungsbeispiele können durch den Fachmann durchgeführt werden, ohne den Umfang und Rahmen dieser Erfindung zu verlassen. Der Schutzumfang dieser Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche bestimmt.

Claims

Vanadium-basierter Katalysator, enthaltend: eine aktive Phase, die auf einem Träger geladen ist, worin die aktive Phase Vanadiumoxid, Kaliumsulfat, Natriumsulfat und ein Hilfsmittel enthält und der Träger ein Silica mit ultragroßem Porendurchmesser und Diatomit enthält, wobei das Silica mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm aufweist und der Diatomit ein gereinigter Diatomit mit einem Silikagehalt von mehr als 85 % ist.
Vanadium-basierter Katalysator gemäß Anspruch 1, worin das Silica mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 150 bis 400 nm hat.
Vanadium-basierter Katalysator gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die aktive Phase in einer Menge im Bereich von 30 bis 40 Gew.-% vorhanden ist und der Träger in einer Menge im Bereich von 60 bis 70 Gew.-% vorhanden ist.
Vanadium-basierter Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin in Bezug auf ein Gesamtgewicht des Vanadium-basierten Katalysators Vanadiumoxid in einer Menge im Bereich von 6,5 bis 8,5 Gew.-% vorhanden ist, ein molares Verhältnis von Kaliumelement zu Vanadiumelement (2,5-4,0):1 ist; das Hilfsmittel in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 2,0 Gew.-% vorhanden ist und Natriumsulfat in einer Menge im Bereich von 3,0 bis 6,0 Gew.-% vorhanden ist.
Vanadium-basierter Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in Bezug auf das Gesamtgewicht des Vanadium-basierten Katalysators das Silica mit ultragroßem Porendurchmesser in einer Menge im Bereich von 8,0 bis 20,0 Gew.-% vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Vanadium-basierten Katalysators gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend die folgenden Schritte: 1) Mischen von Kaliumvanadat und Kaliumhydroxid, zur Bildung einer gemischten Lösung und Durchführen einer Neutralisierungsreaktion mit der gemischten Lösung und Schwefelsäure, und 2) Mischen eines Produktes der Neutralisierungsreaktion in Schritt 1) mit einem Träger und Natriumsulfat, zur Bildung einer Mischung und Durchführen von Mahlen, Pressen, Extrudieren, Trocknen und Rösten mit der Mischung, zum Herstellen eines Vanadium-basierten Katalysators, wobei der Träger ein Silika mit ultragroßem Porendurchmesser und ein Diatomit enthält, und worin das Silika mit ultragroßem Porendurchmesser einen durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 500 nm hat und der Diatomit gereinigter Diatomit mit einem Silicagehalt von mehr als 85 % ist, und worin eine Hilfsverbindung im Schritt 1) und/oder Schritt 2) zugegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, worin im Schritt 1) Kaliumsulfit bei der Herstellung der gemischten Lösung zugegeben wird und bevorzugt ein molares Verhältnis von Kaliumsulfit zu Kaliumvanadat in einem Bereich von 1: (0,9-1) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, worin im Träger ein Gewichtsverhältnis des Silika mit ultragroßem Porendurchmesser zum Diatomit in einem Bereich von (6-20):(40-55) und bevorzugt in einem Bereich von (8-18) : (40-52) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, worin die Herstellung des Silikas mit ultragroßem Porendurchmesser einen Schritt der Verwendung von kolloidalen Mikrosphären von Polystyrol mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 120 bis 550 nm in einem Silikasol enthält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, worin die Hilfsverbindung zumindest eine ist, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Phosphor-haltigen Verbindung und einer Cäsium-haltigen Verbindung und bevorzugt zumindest eine ist, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Cäsiumhydroxid und Cäsiumsulfat.
Verfahren zur Herstellung von SO₃ durch Oxidation von SO₂, enthaltend: Kontaktieren eines Gasstromes, der SO₂ enthält, mit einem Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einem Katalysator, hergestellt nach einem der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, unter Erhalt eines gasförmigen Produktes, das SO₃ enthält.