NO126421B - - Google Patents

Description

Katalysator for svovelsyre-kontaktprosessen i

fluidisert lag.

Foreliggende oppfinnelse angår en katalysator som er særlig egnet for oksydasjon av svoveldioksyd til svoveltrioksyd i fluidisert lag, og dens fremstilling.

En for et fluidisert lag egnet katalysator må ha en rekke egenskaper: Den må ha en størst mulig virksom overflate pr. volumenhet. Den må på grunn av sin porestruktur tillate en hurtig gassdiffusjon fra overflaten av katalysatorkornet til de aktive sentrer i dets indre. Den skal inneholde minst mulig stoffer som bevirker henholdsvis fremmer bireaksjoner. Den skal ha kuleform, idet korndiametrene.og kornstørrelses-fordelingen må innstilles avhengig av vedkommende prosess og de gitte tekniske forutsetninger, og den må ha en ytterst høy mekanisk fasthet, særlig slitasjefasthet.

Herved kan de krav som er forbundet med stor, virksom, innvendig overflate, gunstige diffusjonsveier og høy mekanisk fasthet bare bringes i samklang ved hjelp av kompromiss-løsninger, da ytterst høye mekaniske fastheter bare kan oppnås ved forholdsvis lave porøsiteter. På den annen side kan forholdsvis store innvendige overflater i katalysatorkornet ved et gitt porevolum bare oppnås med slike materialer i hvilke det samlede porevolum er sammensatt av volumer av menge og dermed trange og for gassdiffusjon ugunstige porer.

På grunn av åen høye mekaniske belastning av katalysator-kornene i fluidisert lag kan man imidlertid ikke minske vesentlig hårdheten av granulatet til fordel for porøsiteten. Porevolumet bør altså ikke være for høyt. På den annen side krever de, sammenlignet med et fast lag, forholdsvis korte oppholdstider av reaktanter i fluidisert lag, tilsvarende høye og av katalysatorens kornstørrelse avhengige diffusjonshastigheter, og dermed tilstrekkelige porediametere. Ved den av den ønskede fasthet av katalysator-kornene be-stemte volumporøsitet kan disse krav bare oppfylles av slike katalysatorer som oppviser en lav andel av fine porer og en tilsvarende lav spesifikk overflate. Sammenfattet må man altså av en katalysator i fluidisert lag forlange at den, avhengig av driftsbetingelser i det fluidiserte lag, har ved siden av en stor hårdhet også en størst mulig og effektiv katalytisk virksom overflate.

SC^-oksydasjonen skjer ved den kjente svovelsyrekontakt-prosess på fast lag, overveiende på sylindriske, vanadatholdige katalysator-formlegemer. Disse formlegemer erholdes vanligvis ved blanding av vanadiumpentoksyd eller ammonium-meta-vanadat med sterk alkalilut og med et overveiende av kiselsyre bestående findelt bærermateriale, såsom kiselgur, kiselgel eller asbest, og etterfølgende mekanisk formning i strengpressen. Den katalytisk virksomme substans utgjøres av det herved dannede alkalivanadat, mens kiselsyrematerial-ene danner den porøse bærersubstans. Som alkalimetall foretrekkes kalium overfor natrium ved alle vanadatkontakter for S02-oksydasjonen. Spor av andre metalloksyder skal som promotorer bevirke en økning av aktiviteten. Høyaktibe vanadatkatalysatorer inneholder som kjent et alkalioverskudd i forhold til den for dannelsen av meta-vanadat nødvendige alkalimengde, idet man foretrekker et molforhold av al-kalioksyd (Me20) til vanadiumpentoksyd (V"20^) på 2 : 1 eller høyere.

Det er videre kjent å fremstille katalysatorer for oksydasjon av svoveldioksyd til svoveltrioksyd på en slik måte at kiselsyre-bærermaterialet først formes ved strengpressing og deretter impregneres med den katalytisk virksomme substans. Også i dette tilfelle foretrekkes kaliumvanadat. Ifølge tysk utlegningsskrift 1.28l.407 erstattes alkaliandelen som overskrider molforholdet Me20:V20(- = 1:1 med det tilsvarende alkalisulfat, for å hindre sprengning av formlegemer under impregneringen med oppløsningen som inneholder de aktive substanser.

De i henhold til de beskrevne metoder fra kiselgur og kaliumvanadat og eventuelt kaliumsulfat fremstilte katalysatorer har en forholdsvis lav spesifikk overflate med en størrelse på 10 m 2/g etter BET ved et forholdsvis høyt porevolum på ca. 500 til 600 mnr- r./g. Den overveiende del av porene ligger i størrelsesområdet på mer enn 1000 Å diameter, mens den gjennomsnittlige porediameter ligger vanligvis mellom 2000 og 5000 Å-enheter. Det er også funnet gjennomsnittlige porestørrelser på 12000 Å ved slike kontakter. På den annen side inneholder de kjente vanadatkontakter ingen mikroporer med diametere på 100 Å-enheter og lavere, hvilket skyldes silikat-dannel6en under samtidig lukking av disse mikroporer under alkali-innflytelse.

De beskrevne katalysatorer gir ved den praktiske SO^-fremstilling gode utbytter. Deres ulemper består i deres for lave hårdhet, samt i formen og størrelsen av deres korn som ikke tillater å øke ytterligere katalysatorevnen. En slik økning er ved det samme katalysatormateriale mulig dersom man minsker kornstørrelsen. På grunn av den for høye strømningsmotstand i fast lag ved katalysator-granulater med diametere under ca. 3 mm, kommer imidlertid da bare på tale en omsetning i fluidisert lag. Skjønt det er mulig å frem-sti.lle kuleformede granulater med diametere under ca. 3 mm fra de beskrevne katalysatormasser, hindrer dog deres lave hårdhet en an-vendelse i fluidisert lag.

Hårde, slitasjefaste, kuleformede katalysatorbærere kan på kjent måte erholdes ved blanding av aTkalisilikat med svovelsyre og/eller aluminiumsulfatoppløsning til en ustabil sol, og ved å la den gelerende oppløsning strømme inn i et organisk medium. Etter tørking og glødning erholdes et granulat av sammenskrumpet gel som på grunn av sine trange porer egner seg lite for impregnering med vandige oppløsninger av katalytisk aktive stoffer, og som senere

under bruken ikke tillater en hurtig gassdiffusjon.

Det er foreslått slitasjefaste, perleformede katalysatorer for en fremgangsmåte i fluidisert lag for fremstilling av svoveltrioksyd, som består av vanadiumholdig aluminiumsilikat. Man har også forsøkt å bruke for SOg-oksydasjon en FegO^-fluidisert lagkatalysa-tor som ble erholdt ved glødning av formlegemer av kisavbrann, vann-glass og glyserin. Den erholdte omsetning var imidlertid betydelig lavere enn når man brukte vanlige vanadatkatalysatorer.

På grunn av deres porestruktur som katalysator eller katalysatorbærere egnede granulater, kan likeledes erholdes ved hjelp av kjente prosesser ved suspendering av findelte, uorganiske faste stoffer i stabil kiselsyresol, blanding av den erholdte suspensjon med et geleringsmiddel, oppdeling av den geleringsdyktige blanding til dråper og størkning av disse dråper til et kuleformet granulat i et organisk medium. De således fremstilte granulater har spesifikke overflater pa mindre enn 300 m 2/g etter BET, gjennomsnittlige porediametere på ca. 100 Å eller mere, og de kan lett impregneres med oppløsninger av katalytisk virksomme substanser. Deres mekaniske egenskaper er imidlertid ikke tilstrekkelig gode

for å oppfylle de krav som stilles for katalysatorer i fluidisert lag.

Oppfinnelsen vedrører altså en bærerkatalysator for oksydasjon av SO2 til SO^, idet katalysatoren er karakterisert ved et innhold på minst 97 vekt$ amorf kiselsyre, beregnet på ren bærersubstans, et innhold på 4 til 8 vekt# ^ 2°5 °s 5,1 ti:L 12 ^ vekt$ K2° ber>egnet på den impregnerte, vannfrie katalysator, en andel av porer med diameter på 100 til 1500 Å på minst 80% av det samlede, eksisterende porevolum og en slitasjefasthet, som ved et dynamisk forsøk gir et slitasjetap på 0 til 3 vekt$.

Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av perleformede, slitasjefaste, høyaktive vanadatholdige bærerkatalysatorer for oksydasjon av svoveldioksyd til svoveltrioksyd ved suspendering av faststoffer i en vandig, stabil kiselsyresol med en spesifikk overflate på 150 til 400 m p/g etter BET, blanding av den erholdte suspensjon med en vandig oppslemning av hydratisert magnesiumoksyd i mengder på 0,1 til 3 vekt% MgO, beregnet på kiselsyresol og faststoff, oppdeling av denne geleringsdyktige blanding i en med vann ikke blandbar væske til dråper med ønsket størrelse, separering av de størknede gelkuler fra væsken, tørking, glødning og

impregnering av bærermaterialene med en alkalivanadat-oppløsning,

som er karakterisert ved at det i kiselsyresolen suspenderes et kiselsyreholdig fyllstoff som inneholder ca. 5-10 vekt# CaO og har en spesifikk overflate på 40 til 80 m /g etter BET, i mengder på 20 til 60 vekt/2 beregnet på tørt granulat, samt kaolin i mengder på 15 til 25 vekt$, at de derved på kjent måte ved gelering fremstilte'- perleformede granulater tørkes, herdes minst i 10 minutter ved temperaturer på 500 - 1000°C, underkastes en syrebehandling, vaskes, impregneres med vanadatoppløsningen, tørkes igjen og opphetes i minst 10 minutter til 400 - 500°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater å fremstille perleformede, slitasj ef aste, høyaktive bærerkatalysatorer for oksydasjon av svoveldioksyd til svoveltrioksyd, som på grunn av deres hårdhet, deres kjemiske sammensetning og deres porestruktur egner seg ypperlig til bruk i fluidisert lag.

I henhold til den nye fremgangsmåte blir faststoffene

for fremstilling av bærerkatalysatorer, -suspendert i en vandig,

stabil kiselsyresol med en spesifikk overflate på 150 til 400 m p/g etter BET, den erholdte suspensjon blir blandet med en vandig oppslemming av hydratisert magnesiumoksyd i mengder av 0,1 til 3 vekt/S MgO, beregnet på vannfritt granulat, den geleringsdyktige blanding

blir oppdelt i en med vann ikke blandbar væske til dråper med ønsket størrelse, de størknede gelkuler blir separert fra væsken, tørket, herdet minst i 10 minutter ved temperaturer av 500 - 1000°C, under-kastet en syrebehandling, vasket, impregnert med vanadatoppløsningen, tørket igjen og opphetet i minst 10 minutter til 400 - 500°C.

Med kiselsyre-fyllstoff i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forstås en amorf kiselsyre med stor overflate som erholdes fra en alkalisilikatoppløsning ved langsom utfelling med en mineralsyre og en vandig oppløsning av et kalsiumsalt. Mengden av kalsiumsalter skal imidlertid i hvert tilfelle innstilles således at kiselsyren utgjør den fremherskende bestanddel av fyllstoffet. For fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen egner seg kiselsyre-fyllstoffer med en spesifikk overflate etter BET på 40 til 80 m<2>/g. Fyllstoff-mengden avpasses således at det i det som mellomprodukt fremstilte bærermateriale er tilstede 20 til 60 ve kt 55, fortrinnsvis 30 til 50 vekt/5 av fyllstoff, beregnet på vannfritt granulat. Fyllstoffet skal inneholde ca. 5 til 10 vekt% CaO.

Fyllstofflignende naturprodukter, såsom f.eks. kiselgur eller asbest med spesifikke overflater vanligvis under 20 m 2/g gir ikke en tilstrekkelig trykk- og slitasjefasthet. Heller ikke tørkede og malte kiselgeler egner seg som fyllstoffer for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Disse geler med spesifikke overflater på 200 til 800 m 2/g gir et for finporøst granulat.

Ved siden av kiselsyrefyllstoffer tilsettes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også leirematerialer av gruppen kaolinitt, montmoriilonitt og attapulgitt, fortrinnsvis kaolin. Disse keramiske bindemidler gir de ennå fuktige granulater en øket fasthet i fersk (rå) tilstand og tillater således en bedre håndtering. I de ferdige, glødede bærergranulater bevirker et innhold av leiremineraler,

særlig av kaolin, en meget høy mekanisk fasthet som overraskende bibe-holdes sågar ved den etterfølgende fjernelse av aluminium med syre, når materialet etter syrebehandlingen underkastes en ytterligere glø-debehandling. Dette glødetrinn kan følge direkte etter syreekstraksjonen, men hensiktsmessig skjer det etter impregneringen av bærermaterialer med vanadatoppløsningen.

De fra suspensjonen av kiselsyrefyllstoffer og leiremineraler i vandig kiselsyresol på kjent måte fremstilte perleformede granulater blir etter separeringen fra den organiske væske først tørket, og i et første glødetrinn herdet i minst 10 minutter ved temperaturer av 500 - 1000°C. Denne glødebehandling er nødvendig da granulatene ellers ikke vil være tilstrekkelig motstandsdyktige for den etterfølgende syreekstraksjon.

Etter denne glødebehandling følger en ekstraksjon med syrer. Dertil egner seg fortynnede mineralsyrer, f.eks. fortynnet svovelsyre eller fortynnet saltsyre. Mengden av den anvendte syre' er avhengig av mengden av de syreoppløselige bestanddeler, f.eks. av A120^, CaO og MgO. Det brukes hensiktsmessig et 50/2-ig støkiometrisk overskudd. For å utnytte syren bedre, kan ekstraksjonen også utføres i to trinn, idet delvis oppbrukt syre benyttes for forhåndsutlutning av en ny mengde av granulat. For å aksellerere ekstraksjonen, kan man arbeide ved forhøyede temperaturer, f.eks. 40 til 80°C og sirku-lere syren stadig gjennom granulatsjiktet ved hjelp av en pumpe. Syrebehandlingen gjennomføres så lenge inntil de syreoppløselige kat-ioner er vidtgående fjernet.

Det ble funnet at ekstraksjonen av bærergranulater med syrer fører til en økning av den katalytiske aktivitet av de derav gjennom impregnering med vanadatoppløsningen fremstilte katalysatorer. Denne økning av den katalytiske aktivitet, sammenlignet med ikke syreekstraherte, men ellers like prøver, viser seg ved kvasi-isoterme forsøk i fast ]gg, særlig i temperaturområdet mellom 400 og 450°C, hvilket er av stor betydning når det gjelder svovelsyrefremstilling.

Den konstaterte virkning av syreekstraksjonen henger antagelig sammen med aluminiuminnholdet i bærermaterialet som blir vesentlig minsket under, ekstraksjonen. Bærere består etter syreekstraksjonen overveiende av amorf kiselsyre -og de oppviser fortrinnsvis et SiC^-innhold på minst 97$.. Den likeledes som følge av syreekstraksjonen konstaterte forholdsvis lille økning av porøsiteten av de ikke ennå med vanadat impregnerte bærermaterialer har derimot neppe noen innflytelse på aktiviteten av de derav fremstilte katalysatorer. Ved impregnering med alkalivanadat blir nemlig vanligvis verdiene for den spesifikke overflate og for porøsiteten så sterkt minsket, at man ved vanadatimpregnerte katalysatorer ikke lengre kan finne noen vesentlig forskjell av verdier for den spesifikke overflate og porøsitet mellom syreekstraherte og ubehandlede prepa-rater. Forøvrig ville en økning av porøsiteten ikke i seg selv bevirke en øket kialytisk aktivitet. Hvis man f.eks. impregnerer høyporøse katalysatorbærere med porevolumer av 1000 mm^/g eller mere på samme måte med vanadatoppløsninger, oppviser de således fremstilte katalysatorer ved betydelig minsket hårdhet ingen øket katalytisk aktivitet.

Etter syreekstraksjonen befris bærermaterialene ved vasking for syreoverskudd og for den dannede saltoppløsning. I til-slutning dertil skjer impregneringen med vanadatet. Hertil brukes ifølge oppfinnelsen en kaliumvanadat-oppløsning som inneholder

og V^O^ i et molforhold av 1,5 : 1 til 3,0 : 1. Konsentrasjonen av oppløsningen velges hensiktsmessig således at den etter impregneringen foreliggende bærer-katalysator allerede etter en eneste impregnering har et innhold av 4 til 8 vekt% ^O^, beregnet på impregnert, vannfritt granulat. Under et VgO^-innhold på ca. 4$, konsta-terer man en minskning av den katalytiske aktivitet, høyere innhold enn ca. Q% gir ingen forbedring og er ikke hensiktsmessige av økono-miske årsaker. Impregneringen med kaliumvanadat-oppløsningen kan gjennomføres i kulde, men for å aksellerere prosessen kan kaliumvanadat-oppløsningen også oppvarmes. Etter noen få timer oppnås vanligvis sluttverdien av vanadiumopptagelsen i bæreren. Etter av-sluttet impregnering filtreres granulatene fra vanadatoppløsnings-overskuddet, de tørkes uten forangående vasking og glødes i minst

10 minutter ved 400 - 500°C.

Katalysatorene blir på den ved svovelsyrekatalysatorer vanlige måte, før deres egentlige bruk for oksydasjon av røstgassen, først forsiktig sulfatert med svak SO^-holdige gasser for å hindre en av nøytralisasjonsvarmen av fri alkali med de sure bestanddeler av gassen forårsaket overdreven temperaturstigning. Hertil oppvarmes katalysatorlaget på vanlig måte med varm luft til 400 - 500°C og deretter blander man trinnvis stigende mengder av SC^ med luftstrømmen.

De fremragende egenskaper av bærerkatalysatorer fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beror tildels på deres sammensetning, tildels på deres særlige porestruktur.

Det samlede porevolum kan uttrykkes i mm^/g eller som andel av porevolumet i granulvolumet i % (den såkalte volumporøsitet). Det samlede porevolum v"sam^ beregnes ved hjelp av følgende formel

fra den tilsynelatende tetthet p s og den sanne tetthet p w som igjen bestemmes pyknometrisk med kvikksølv henholdsvis helium som medium:

Por å bestemme porevolumer i avhengighet av porediameteren brukes kvikksølv-porosimeter-metoden i måleområdet av ca. 150 til 10.000 Å. Porevolumer av porediametere under ca. 150 Å bestemmes ved hjelp av nitrogen-desorpsjonsmetoden.

Det ble funnet at allerede de som mellomprodukter fremstilte bærermaterialer oppviser ved siden av mindre porer en høy andel av porer med diametere på 100 til 1000 Å-enheter. Det har vist seg videre at ved impregneringen ifølge oppfinnelsen med sterte alka-liske vanadatoppløsninger minsker vesentlig - andelen av porer med diametere under 100 Å, slik at ved de med vanadat impregnerte bærerkatalysatorer ifølge oppfinnelsen ligger minst 80% av det eksisterende samlede porevolum i området av 100 til 1500 Å. Elimineringen av fine porer skyldes en kjemisk innvirkning av alkalier på skjelett-substansen, hvorved de fine porer forsvinner.

Ved de nye bærerkatalysatorer som utvinnes under de fore^ trukkede fremstillingsbetingelser i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnår man samlede porevolumer i området av ca. 300 til 450 mm^/g. Skjønt denne verdi ligger lavere enn ved vanlige svovel-syrekontakter på kiselgur-basis, oppnår man herved ved betydelig for-bedrede mekaniske egenskaper de samme omsetninger. Da de spesifikke overflater ved de nye katalysatorer ligger i det samme størrelsesom-råde (10 til 40 m /g etter BET) som ved de kjente katalysatorer på kiselgurbasis, kan det lavere samlede porevolum bare forklares på

den måte at det, sammenlignet med kislegurkatalysatorer, ikke finnes et mindre antall av porer, men porer med en gjenndmsnittlig mindre diameter. Faktisk finner man eksperimentelt ved kiselgurkatalysa-torer gjennomsnittlige porediametere i området på over 1000 Å. De forholdsvis lave verdier av det samlede porevolum og av den gjennomsnittlige porediameter er årsaken for den usedvanlig høye mekaniske fasthet av de nye katalysatorer ifølge oppfinnelsen, som gjør dem ypperlig egnet til bruk i fluidisert lag.

Den for bruk i fluidisert lag avgjørende mekaniske egen-skap er slitasjefastheten. For å bestemme denne fasthet, brukes en strømningsmetoåe ved hvilken granulatet i en kornstørrelse av 0,4 til 2 mm kastes i kontinuerlig omløp av en fra en dyse kommende luft-stråle mot en prellkjegle. Anordningen består av et vertikalt stående, ytre glassrør med 50 mm innvendig diameter og et konsentrisk indre rør med 6 mm innvendig diameter og 180 mm lengde. I det indre rør er nedentil som dyse innsatt et 2 mm vidt kapillar med 140 mm lengde. Over munningen av det 6 mm vide rør er anbragt i en avstand av 30 mm en prellkjegle. For å bestemme slitasjen blir 100 ml av prøven separert over en prøvesikt DIN 4l88, maskevidde 400^um, fra de fine deler, veiet og fylt~i apparatet. Gjennom dysen sendes en luftstrøm av 3 Nm /time. Det ved injektorvirkning oppsugde granulat blir kastet mot prellkjeglen og faller deretter i det ytre ringrom tilbake til dysen. Etter en time avbrytes luftstrømmen, granulatet befris på den samme prøvesikt for de fine deler og veies igjen. Vekttapet i prosenter angis som slitasje. De under de foretrukkede betingelser av den nye fremgangsmåte erholdte katalysatorer oppviser etter denne metode slitasjetap på mindre enn 3%•

Eksempel 1.

a) I 10 liter vandig kiselsyresol (tetthet 1,20 g/ml, 30 vekt% SiOp) med en spesifikk overflate etter BET på 200 m /g ble ved hjelp

av en intensivblander suspendert 2800 g av et fra natriumvannglass med kalsiumklorid og vandig saltsyre utfelt kiselsyrefyllstoff og 1200 g kaolin. Kiselsyrefyllstoffet hadde en spesifikk overflate på

5,0 m 2/g etter BET og en ved veiing bestemt gjennomsnittlig partikkeldiameter på 7,5/U. Det besto av 75% Si02, 8% kalsiumoksyd og 17% fritt og bundet vann. Kaolin hadde en ved veiing bestemt gjennom-

snittlig partikkeldiameter på 6,3/U. Den besto av 47% Si02, 38%

A^O-j og 15% vann samt av spor av andre oksyder. Herav erholdt man

en beregnet sammensetning av suspensjonen, beregnet på tørrsubstans av:

ca. 47 vektf» Si02 fra kiselsolen

ca. 37 vekt% kiselsyrefyllstoff, og

ca. 16 vekt% kaolin

eller etter den kjemiske sammensetning, beregnet på faststoff:

ca. 90 vekt% Si02

ca. 7 vekt% Al^

ca. 3 vektf» CaO.

Ved hjelp av doseringspumper ble en mengde av 10 liter/ time av ovennevnte suspensjon og' 1,2 liter/time av en vandig magnesiumoksyd-suspensjon med et innhold på 80 g MgO/liter kontinuerlig innført i en blandingsbeholder, fra hvilken man førte en gelerings-dyktig blanding av begge suspensjoner på en roterende fordelerinn-retning. Ved hjelp av fordelerinnretningen ble den geleringsdyktige blanding oppdelt i tynne stråler. Nedenfor fordelerinnretningen befant seg en med o-diklorbenzen fylt kolonne. Ved innføringen i det organiske medium fordelte seg suspensjonsstrålene til kuleformede dråper som under fallet ble faste på grunn av den inntredende gelering.

Det ennå formbare granulat ble separert fra o-diklorbenzen, tørket i luftstrøm og deretter opphetet i 2 timer til 700°C. Det ble erholdt et perleformet, meget hårdt materiale med korndiametere av 0,4 til 2 mm. Dets spesifikke overflate etter BET var 124 m /g, dets porevolum 501 mm^/.g og dets slitasjetap etter den dynamiske forsøksmetode var 1 vekt%.

b) Det således erholdte perlegranulat ble i 15 timer behand-let med et på A120^ + CaO- og MgO-innholdet beregnet 50%-ig overskudd

av 20%-ig 70°C varm, vandig sirkulerende saltsyre, vasket syrefritt og tørket ved 110°C. En prøve av det således erholdte bærermateriale som ble glødet i 1 time ved 700°C hadde en spesifikk overflate på

133 m 2 /g, dets porevolum var 575 mm 3/g og dets slitasjetap etter den dynamiske metode var 1,5%. Den kjemiske analyse ga:

1,5% glødetap ved 1150°C

1,1% A1203

97,4% Si02

c) 5 kg av det under a + b) beskrevne, fremstilte bærergranu-lat ble innført i 8 liter av en 60°C varm kaliumvanadatoppløsning

med et innhold av 1,5 mol K20/liter og 0,75 mol VgO^/liter. Etter

5 timer kunne ikke lengere oppdages noen utvikling av luftblærer. Etter frafiltrering ble det impregnerte granulat tørket i luftstrøm og deretter glødet i 2 timer ved 500°C. V-Cv-innholdet var 4,8 vekt/2, den spesifikke overflate 24 m 2 /g, porevolumet 402 mm 3/g og slitasjetapet 0,6%.

Eksempel 2.

I et halvteknisk apparat med fluidisert lag ble en etter eksempel la, b, c fremstilt og med svakt SOg-holdige gasser sulfa-te rt katalysator undersøkt under adiabatiske betingelser på dens virksomhet ved den katalytiske oksydasjon av SO^ til SO^.

Katalysatorovnen var en vertikalt stående, sylindrisk beholder med en innvendig diameter på 310 mm og en høyde på 1000 mm. Nedentil var den lukket med en gassgjennomtrengelig asbestduk på en siktplate, oventil utvidet den seg til en med prellplater forsynt beholder med en innvendig diameter på 500 mm. I den nedre beholder ble innført 26 kg bærerkatalysator. Etterkoblede støvfiltere tjente for å fange opp det ved slitasje av katalysatoren dannede støv.

Foran kontaktovnen var koblet en forvarmer for å opphete reaksjons-blandingen til den ønskede innføringstemperatur i katalysatorovnen. Alle apparatdeler og rørledninger var isolert mot varmetap. Temperaturen av reaksjonsgassen ble målt før innføringen (t^) i hvirvelovnen og i hvirvelsjiktet (t~).

Ved en strømning på 40 Mm gass pr. time svarende til

en gasshastighet av ca. 0,15 m/sekund, beregnet på tomt rom og nor-male betingelser, begyrte katalysatormaterialet å fluodisere. Den følgende tabell 1 viser omsetningsverdiene og de temperaturer tg som innstiller seg avhengig av innføringstemperaturen t^ samt av SOg- og oksygeninnholdet av den innførte gassblanding.

Slitasjetapet var etter 3 måneders driftstid mindre enn

1 vekt?.

Eksempel 3.

100 ml av den etter eksempel 1 a, b og c fremstilte kon-

takt ble undersøkt i et laboratorieapparat i fast lag under kvasi-

isoterme betingelser på dens virksomhet ved svovelsyrekatalysator-

prosessen. 90 Nl/h av en gassblanding av 7,9 volum/S S02 og luft ble ført med en innføringstemperatur på 4l0°C over katalysatoren.

Herved økte temperaturen i midten av katalysatorsjiktet til 4l8°C

og sank ved enden av kontaktrøret til 4l2°C. Omsetningsgraden av SO^

til SOj var 98,5%.

Eksempel 4.

Ved impregnering av en etter eksempel 1, avsnitt a, frem-

stilt ca. 7% AlgOj inneholdende katalysatorbærer, med en kaliumvana-datoppløsning med den i eksempel 1, avsnitt c, angitte sammensetning,

erholdt man en bærekatalysator med et V?Cv-innhold av 4,6 vekt%,

en spesifikk overflate på 18 m 2 /g, et porevolum på 342 mm 3/g og et slitasjetap på 0,8 vekt%. 100 ml av denne katalysator ble undersøkt som beskrevet i eksempel 3 på dens virksomhet ved svovelsyrekataly-satorprosessen. Ved en innføringstemperatur av 4l5°C var omsetnings-

graden av S02 til SO, 97,5%.

Claims (3)

1. Perleformede, slitasjefaste, høyaktive, vanadatholdige bærerkatalysatorer for oksydasjon av svoveldioksyd til svoveltri-

oksyd, karakterisert ved et innhold på minst 97 vekt% amorf kiselsyre, beregnet på ren bærersubstans, et innhold på 4 til 8 vekt% V20j- og 3,1 til 12,4 vekt% K^ O, beregnet på den impregnerte, vannfrie katalysator, en andel av porer med diametere på 100 til 155 Å på minst 80% av det samlede eksisterende porevolum, og en slitasjefasthet som ved et dynamisk forsøk gir et slitasjetap på 0 til 3 vekt%.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av vanadatholdige bærerkatalysatorer ifølge krav 1 ved suspendering av faststoffer i en vandig, stabil kiselsyresol med en spesifikk overflate på 150 til 400 m 2/g etter BET, blanding av den erholdte suspensjon med en vandig oppslemming av hydratisert magnesiumoksyd i mengder på 0,1 til 3 vekt% MgO, beregnet på blandingen av kiselsyresol og faststoff, fordeling av denne geleringsdyktige blanding i en med vann ikke blandbar væske til dråper med ønsket størrelse, separering av de størknede gelkuler fra væsken, tørkning, glødning og impregnering av bærermaterialer med en alkalivanadatoppløsning, karakterisert ved at man i kiselsyresolen suspenderer et kiselsyreholdig fyllstoff som inneholder ca. 5 til 10 vekt/2 CaO og har en spesifikk overflate på 40 til 80 m<2>/g etter BET, i mengder på 20 til 60 vekt%, beregnet på tørt granulat, samt kaolin i en mengde på 15 til 25 vekt/5, at de derav på i og for seg kjent måte ved gelering fremstilte perleformede granulater tørkes, herdes minst 10 minutter ved temperaturer på 500 til 1000°C, underkastes en syrebehandling, vaskes, impregneres med en vanadatoppløsning, tørkes igjen og opphetes i minst 10 minutter til 400 - 500°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at man til impregnering av perleformede granulater bruker en kaliumvanadat-oppløsning med et molforhold av K^ O : VgO,- på 1,5 1 til 3,0 : 1 i en slik konsentrasjon at bærerkatalysatoren får et innhold av 4 til 8 vekt% VgO^ beregnet på tørt granulat.