DE2057251A1

DE2057251A1 - Catalyst for sulphuric acid mfr - is vanadium pentoxide/alkali sulpha carrier pretreated with sulphuric acid

Info

Publication number: DE2057251A1
Application number: DE19702057251
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Schulze; Bruno Dr Triebskorn; Georg Dr Wittmann; Guenter Dr Zirker
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-11-21
Filing date: 1970-11-21
Publication date: 1972-06-08

Abstract

Catalyst, contg. V2O5 and alkali sulphate as active materials on a carrier, for oxidn, of SO2 to SO3 with O2, is treated with H2SO4 before first use. Addn of 5-15 wt.% H2SO4 prevents occurrence of harmful high temp. peaks.

Description

Katalysator zur Herstellung von Schwefelsäure Zur Herstellung von Schwefelsäure in technischem Maßstab wird Schwefeldioxid in Gegenwart von Katalysatoren mit Sauerstoff bzw. Catalyst for the production of sulfuric acid For the production of Sulfuric acid on an industrial scale becomes sulfur dioxide in the presence of catalysts with oxygen or

sauerstoffhaltigen Gasen zu Schwefeltrioxid oxydiert und dieses anschließend mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt. Für die Oxydation des Schwefeldioxids werden insbesondere Vanadinoxidenthaltende Katalysatoren eingesetzt. Diese Katalysatoren bestehen im allgemeinen aus auf Trägersubstanzen5 insbesondere Kieselsäuren, aufgebrachtem Vanadinpentoxid, wobei zur Aktivierung Alkalimetallverbindungen zugesetzt werden. Solche Katalysatoren reagieren beim erstmaligen Einsatz mit den zu oxidierenden Röstgasen unter einer starken exothermen Wärmetönung. Da andererseits diese Katalysatoren, insbesondere neue Katalysatoren, gegen eine Überhitzung sehr empfindlich sind, können hierdurch leicht Dauerschädigungen des Katalysators auftreten. Es werden daher neue, ungebrauchte Katalysatoren zunächst z. B. mit verdünnten schwefeldioxidhaltigen Gasen bei niedrigen Arbeitstemperaturen vorbehandelt, um die beim erstmaligen Einsatz auftretenden hohen Temperaturspi£zen zu vermeiden.Oxygen-containing gases are oxidized to sulfur trioxide and then this reacted with water to form sulfuric acid. Be used for the oxidation of sulfur dioxide in particular vanadium oxide-containing catalysts are used. These catalysts generally consist of silicic acids applied to carrier substances5 Vanadium pentoxide, with alkali metal compounds being added for activation. When used for the first time, such catalysts react with those to be oxidized Roasting gases with a strong exothermic heat. On the other hand, since these catalysts especially new catalytic converters, which are very sensitive to overheating, can this easily causes permanent damage to the catalytic converter. There are therefore new, unused catalysts initially z. B. with dilute sulfur dioxide Gases pretreated at low working temperatures in order to prevent them from being used for the first time to avoid high temperature peaks that occur.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Katalysatoren für die Oxydation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid mit Sauerstoff zu schaffen, bei deren erstmaligem Einsatz für diese Umsetzung keine schädlich hohen Temperaturspitzen auftreten.The present invention was based on the object of catalysts for the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide with oxygen, when they are first used for this implementation, no harmful high temperature peaks appear.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe bei Katalysatoren für die Oxydation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid mit Sauerstoff, bestehend aus einem Träger und darauf aufgebrachter aktiver Substanz, die Vanadinpentoxid und Alkalisulfate, insbesondere Kaliumsulfat, enthält, dadurch gelöst werden kann, daß in den fertigen Katalysator vor seinem erstmaligen Einsatz Schwefelsäure eingebracht worden ist.It has been found that this function can be achieved with catalysts for oxidation from sulfur dioxide to sulfur trioxide with oxygen consisting of a carrier and active substance applied to it, the vanadium pentoxide and alkali sulfates, in particular potassium sulfate, can be dissolved in that in the finished Catalyst sulfuric acid has been introduced before its first use.

Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind, sofern nicht zusätzlich Schwefelsäure eingebracht worden ist, als solche nicht neu. Es wird vielmehr von handelsüblichen Katalysatoren für die Oxydation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid ausgegangen, die z. B.The catalysts according to the invention are, if not additional Sulfuric acid has been introduced, as such not new. It will rather, from commercially available catalysts for the oxidation of sulfur dioxide gone out to sulfur trioxide, the z. B.

aus 5 bis 10 Gew.% Vanadinpentoxid, 5 bis 15 Gew.% K20 in Form von Kaliumsulfat, Rest Trägermaterial aus SiO2, bestehen.from 5 to 10% by weight of vanadium pentoxide, 5 to 15% by weight of K20 in the form of Potassium sulphate, the rest of the carrier material consists of SiO2.

Die Einbringung der Schwefelsäure wird an dem fertigen Katalysator, d. h. nach den üblichen Arbeitsgängen, z. B. nach dem Verformen und Tempern des Katalysators, und vor seinem erstmaligen Einsatz, vorgenommen. Die Einbringung der Schwefelsäure in den Katalysator während seiner Herstellung, z. B. beim Verkneten der einzelnen Komponenten oder auch während der nachfolgenden Verformung, Trocknung oder Calcinierung erbringt keine Vorteile. Die Einbringung der Schwefelsäure in den Katalysator kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann man z. B. den Katalysator mit einer solchen Menge an Schwefelsäure tränken, die seiner Porosität entspricht, wobei die Konzentration der Schwefelsäure zumindest so hoch sein muß, daß entsprechend der durch Tränkung aufgenommenen Schwefelsäuremenge der jeweils gewünschte H2S04-Gehalt in dem Katalysator erreicht wird. Gemäß einer bevorzugten Art wird der Katalysator mit der gewünschten Menge an Schwefelsäure besprüht, wobei durch eine Bewegung der Katalysatorformlinge für eine gleichmäßige Verteilung der einzubringenden Säure gesorgt wird.The introduction of the sulfuric acid is carried out on the finished catalyst, d. H. after the usual operations, e.g. B. after deforming and tempering the Catalyst, and before it is used for the first time. The introduction of the Sulfuric acid in the catalyst during its manufacture, e.g. B. when kneading of the individual components or also during the subsequent deformation, drying or calcination brings no benefit. The introduction of the sulfuric acid in the catalyst can be done in several ways. So you can z. B. the catalyst soak with such an amount of sulfuric acid that corresponds to its porosity, the concentration of sulfuric acid must be at least so high that accordingly the amount of sulfuric acid absorbed by impregnation, the desired H2S04 content in each case is achieved in the catalyst. According to a preferred mode, the catalyst is sprayed with the desired amount of sulfuric acid, with one movement of the Catalyst moldings for an even distribution of the acid to be introduced is taken care of.

Die Konzentration der für die Behandlung einzusetzenden Schwefelsäure ist nicht kritisch, es können sowohl verdünnte Säuren mit einer Konzentration von z. B. 10 Gew. H2S04 als auch handelsüblich konzentrierte Säuren (96 Gew.% H2S04) eingesetzt werden.The concentration of the sulfuric acid to be used for the treatment is not critical, both dilute acids with a concentration of z. B. 10 wt. H2S04 as well as commercially available concentrated acids (96 wt.% H2S04) can be used.

Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Konzentration der Säure zumindest so hoch bemessen ist, daß infolge der durch die Porosität des Katalysators gegebenen Begrenzungen der aufnehmbaren Flüssigkeitsmenge, der jeweils gewünschte Gehalt an H2SO4 in den Katalysator eingebracht werden kann. Die einzubringende Menge an H2S04 (100%in) kann weitgehend variiert werden, beträgt aber zweckmäßig 5 bis 15 Gew., vorzugsweise 8 bis 12 Gew., bezogen auf den gesamten Katalysator. Die Temperatur während der Behandlung kann ebenfalls weitgehend variiert werden, sollte jedoch 2000C nicht wesentlich überschreiten.It is only necessary to ensure that the concentration of the acid is dimensioned at least so high that as a result of the porosity of the catalyst given limitations of the amount of liquid that can be absorbed, the respectively desired Content of H2SO4 can be introduced into the catalyst. The amount to be brought in of H2S04 (100% in) can be varied to a large extent, but is expediently 5 to 15% by weight, preferably 8 to 12% by weight, based on the total catalyst. The temperature during treatment can also be varied widely, but should Do not significantly exceed 2000C.

Sofern für die Behandlung verdünnte Säuren, d. h. solche mit Konzentrationen unterhalb 90 Gew.% H2SOg, eingesetzt worden sind, ist es zweckmäßig, das durch die Behandlung mit solchen verdünnten Säuren eingebrachte Wasser weitgehend zu entfernen, da die Katalysatoren möglichst frei von Wasser verwendet werden sollten.If for the treatment diluted acids, i. H. such with Concentrations below 90 wt.% H2SOg, have been used, it is expedient to use the Treatment with such dilute acids to largely remove water introduced, since the catalysts should be used as free from water as possible.

Unabhängig von einer eventuell erforderlichen bzw. gewünschten Trocknung wird der Katalysator zweckmäßig nach der Einbringung der Schwefelsäure längere Zeit gelagert, um die mit der Einbringung der Schwefelsäure verbundenen Vorteile voll zur Geltung zu bringen. Die Lagerung kann bei Raumtemperatur (200C) oder auch bei erhöhten Temperaturen bis zu 2000C erfolgen. Die Dauer der Lagerung richtet sich nach der hierbei eingehaltenen Temperatur und sollte umso länger sein, je niedriger die Temperatur ist. So genügen beispielsweise bei Temperaturen von etwa 190 bis 2000C bereits 5 Stunden, während bei 200C entsprechend längere Lagerungszeiten, z. B. bis etwa zu 5 Tagen, zweckmäßig sind. Selbstverständlich kann die Trocknung während der Lagerung erfolgen.Regardless of any required or desired drying the catalyst is expediently longer after the introduction of the sulfuric acid stored to take full advantage of the benefits associated with the introduction of sulfuric acid to bring to bear. Storage can be at room temperature (200C) or at elevated temperatures up to 2000C. The duration of storage depends according to the temperature maintained here and should be longer, the lower the temperature is. For example, at temperatures of around 190 to 2000C already 5 hours, while at 200C correspondingly longer storage times, z. B. up to about 5 days are appropriate. Of course, the drying can take place during storage.

Beispiel 1 Ein handelsüblicher Katalysator aus 6 Gew. V205, 10 Gew. K20 als K2S04 auf einem Träger aus SiO2 in Form von Strangpreßlingen mit 6 mm Duchmesser wird folgender Nachbehandlung unterzogen: 100 Gewichtsteile dieses Katalysators mit einer Porosität (H20-Aurnahme) von 0,6 ml/g wird mit 52 Gewichtsteilen einer 20 Gew.igen H2S04 bei 200C getränkt und anschließend 10 Stunden lang bei einer Temperatur von 1200C gelagert, wobei gleichzeitig eine weitgehende Trocknung erfolgt. Der folgende Vergleich zeigt das Verhalten beim erstmaligen Beaufschlagen mit einem S02-LuSt-Gemisch. Werden 100 Teile des nicht mit Schwefelsäure behandelten Katalysators auf 3750C aufgeheizt und mit einem Röstgas mit 8 Vol.% S02 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 7 800 1 Gas/ 1 Katalysator/Stunde belastet, ergibt sich im Katalysator eine Temperaturspitze von etwa 4500c. Der nach den obigen Angaben behandelte Katalysator ergibt demgegenüber unter denselben Bedingungen eine Temperaturspitze von nur 392°C. Example 1 A commercially available catalyst composed of 6 wt. V205, 10 wt. K20 as K2S04 on a carrier made of SiO2 in the form of extruded parts with a diameter of 6 mm is subjected to the following aftertreatment: 100 parts by weight of this catalyst with a porosity (H20 Aurnahme) of 0.6 ml / g with 52 parts by weight of a 20% by weight of H2S04 soaked at 200C and then for 10 hours at one temperature stored at 1200C, with extensive drying taking place at the same time. The following The comparison shows the behavior when an S02-LuSt mixture is applied for the first time. Bring 100 parts of the catalyst not treated with sulfuric acid to 3750C heated and with a roasting gas with 8 vol.% S02 with a flow rate of 7,800 liters of gas / 1 catalyst / hour, the result in the catalyst is a Temperature peak of around 4500c. The catalyst treated as described above in contrast, results in a temperature peak of only 392 ° C under the same conditions.

Beispiel 2 Wird der in Beispiel 1 genannte handelsübliche Katalysator mit 11,5 Gewichtsteilen 96 Gew.iger H2S04 (berechnet auf 100 Gewichtsteile Katalysator) in einer Drehtrommel besprüht und anschließend 3 Tage lang bei Zimmertemperatur gelagert, so ergibt sich zu Beginn der Beaufschlagung des Katalysators mit Röstgasen unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen eine Temperatursteigerung von max. 200C auf 5950C. Example 2 The commercial catalyst mentioned in Example 1 is used with 11.5 parts by weight of 96 parts by weight of H2S04 (calculated on 100 parts by weight of catalyst) sprayed in a rotating drum and then for 3 days at room temperature stored, it results at the beginning of the exposure of the catalyst with roasting gases under the conditions mentioned in Example 1, a temperature increase of max. 200C to 5950C.

Claims

Claim

1) Catalyst for the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide with oxygen consisting of a carrier and an active substance applied to it, the vanadium pentoxide and alkali sulfates, characterized in that in the sulfuric acid was introduced into the finished catalyst before it was used for the first time is.

2) catalyst according to claim 1, characterized in that in the Catalyst 5 to 15 wt. Sulfuric acid, based on the total catalyst, introduced has been.