PL109255B1 - Method of producing vanadium catalyst for oxidizing sulfur dioxide - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 10.03.1981 109255 Int. Cl.2 BOIJ 23/22 C01B 17/78 Twórcy wynalazku: Aleksandra Dziewanowska-Pudliisizak, JuHhisz Weso¬ lowski, Józef Konczal, Zbigniew Brzo^kowski Uprawniony z patentu: Instytut Chemii Nieorganicznej, Gliwice (Polaka) Sposób wytwarzania katalizatora wanadowego do utleniania dwutlenku siarki Przedmiotem wynalazku jeisit sposób wytwarza¬ nia katalizatora wanadowego do utleniania dwu¬ tlenku siarki, w duzym stopniu wstepnie uformon wanego chemicznie, o wysokiej aktywnosci i do¬ brych wlasnosciach mechanicznych.

W znanych sposobach wytwarzania katalizato¬ rów wanadowych, nosnik krzemionkowy zarabia sie ze zwiazkami wanadu i metali alkalicznych, oraz z róznego typu aktywatorami i woda. Otrzy¬ mana mase formuje sie w ksztaltki i suszy. Po¬ wstala masa kontaktowa nabiera odpowiednich wlasnosci katalitycznych i mechanicznych po ob¬ róbce gazowym dwutlenkiem siarki w tempera¬ turach od 300—5(0iO°C. Najczesciej mase wanado¬ wa .poidldaije sie dzialaniu dwutlenku siarki po> za¬ ladowaniu jej do aparatu kontaktowego. Proces tein jest bardzo uciazliwy wobec koniecznosci stop¬ niowego, uwaznego zwiekszania stezenia dwutlen¬ ku siarki w gazach. Nadmierne ilosci dwutlenku siarki powoduja gwajrtowny wzrost temperatury przyczyniajacy sie do1 dezaktywacji masy. Warun¬ ki chemicznego formowania maja istotny wplyw na wlasnosci katalizatora. W przyjpadku wprowa¬ dzenia dwutlenku siarki na warstwe swiezego ka¬ talizatora podgrzana powyzej temperatury okolo 35(0oC, nastepuje na skutek egzotermicznej reakcji dwutlenku siarki z aktywnymi skladnikami masy, szybki wzrost temperatury w tej warstwie.

Rozklad temperatury i stezenie dwutlenku siar- II 15 25 2 J ki w formowanej warstwie sa bardzo zróznicowa¬ ne, stad niemozliwe jest prowadzenie tego proce¬ su w optymalnych warunkach gwarantujacych odpowiednia jakosc katalizatora. Formowanie ka¬ talizatora w aparacie kontaktowym przebiega po^ nadto na kazdej z pólek w innych warunkach, wynikajacych z czesciowego przereagowaniia dwu¬ tlenku siarki na poprzednich pólkach. Powoduje to w rezultacie rózna jakosc katalizatora na po¬ szczególnych pólkach po jego termicznej obróbce gazowym SO2.

W polskimi .opisie patentowym nr 68830 przed¬ stawiono sposób wytwarzania katalizatora wana¬ dowego polegajacy na zmieisizainiu nosnika krze¬ mionkowego ze sproszkowanymi tlenkami wana¬ du cztero- lub pieciowartbsciowego, tlenkami me¬ tali pólszlachetnych oraiz kwasem siarkowym i/lub siarczanem i/lulb siaricizynefm i/lufo kwasnym siar¬ czanem i/lub pirosiarczanem metali alkalicznych lulb nasycaniu kwasnym roztworem tych skladni^ ków, przy czyni stosunek molowy siarki d metali alkalicznych jest wiekszy old 0,5, po czym z otrzymanej masy formuje sie ksztaltki, iktóre sie suszy. Katalizator ten dopiero po obróbce dwu¬ tlenkiem siarki w temperaturach wyzszych od 350°C ulega calkowitemu uformowaniu i warunki prowadzenia tego procesu decydulja ostatecznie o jego optymalnych wlasnosciach katalitycznych i mechanicznych. \ 109 255109 255 Sposób wytwarzania katalizatora wanadowego wedlug wynalaziku polega na zmieslzaniu nosnika krzemionkowego z roztworem zawierajacym pie¬ ciotlenek wanadu, kwais szczawiowy i weglan po¬ tasowy oraz kwas. nieorganiczny, przy czym do zarobionej wilgotnej malsy dodaje sie 0,5—5% zmie¬ lonej siarki zawierajacej 70% ziaren o rozmiarach 5—10 /^m oraz 5—10% wagowych miiesaaoiny pa¬ liw cieklych, w których ilosc frakcji destyluja¬ cych w temperaturze 100—290°C wynosi I-O—60%.

Powstala mase formuje sie w ksztaltki, poddaje wstepnemu suszeniu w temperaturze 100—200°C, a nasitepnie próbce termicznej w temperaturze 200—300°C, przy przeplywie powietrza z szybkois- cia objetosciowa 500—2000 h_1.

Zastosowanie' paliwa ciielklego i siatki do wy¬ twarzania (ksizitaltek z podanej masy katalitycznej oraz ich dalsza obróbka termiczna przy okreslo¬ nym przeplywie powietrza powoduje spalanie sie tych skladników z wydzieleniem gazowego dwu¬ tlenku siariki, który sprzyja równomiernemu ta¬ mowaniu katalizatora, eliminujac jednoczesinie nie- bezpieiczensitwo przegrzania sie masy, jakie wy¬ stepuje w przypadku jego podgrzewania- bez, do¬ stepu dwutlenku .siarki. O duzym stopniu ufor- mowaindja katalizatora wytworzonego sposobem we¬ dlug wynalazku swiadczy rówiniez przyroisit tem¬ peratury w warstwie katalizatora w chwili wpro¬ wadzenia na nia dwutleniku siarki o stezeniu 7%, który jest taki sam jalk w warstwie katailiizaitora pracujacego jiuz w aparacie kdntalktowym. Kata- lizaitor tein posiada ponadto calkowita oidtporinosc na dzialajnie wysiolkiej tem|peratury.

Wzrost temperatury do 700°C, a przez krótki okres czasu nawet do 800°C, nie powoduje jego dpezafotywacjii. Aktywnosc katalizatora wytwarza¬ nego wedlug wynalazku okreslona stopniem prze¬ miany S02 do SO3, przy przeplywie gazu zawie¬ rajacego 7% S02, 19,5% 02, 73,5% N2 z szybkos¬ cia objetosciowa równa 2000 h_1, wynosi na nie rozdrobnionych ziarnach w 'temperaturze 520°C — 85%, w 460°C — 73% i temp. 420°C — 52%. Ak¬ tywnosc katalizatora oceniona na podsitawie szyb¬ kosci reaikcji dla isitopmia przemiany 0,5 w 440° wynosi minimum 30 kg 100% H2S04/1 kg ka¬ talizatora. Katalizator wykazuje scieralnosc od 0,2^1%.

Przyklad I. 560 ozesici wagowych ziemi krze¬ mionkowej zarabia sie z roztwiorem skladników aktywnych zawierajacych 200 czesci wagowych wody, 100 czesci wagowych kwaisu szczawiowego, 10 L5 20 25 30 35 40 45 510 48 czesci wagowych pie,ciioltlehiku wanadu, 12Ó czes¬ ci wagowych weglanu potasu. Do zarobionej masy dodaje sie nastepnie 200 czesci wagowych kwasu siarkowego, 20 czesci wagowych siarki elementar¬ nej zmielonej do uzyskania 70% ziaren o wielkosci 100-5 ^m oraz 40 czesci wagowych rdpy nafto¬ wej.

Po dokladnym wymieszaniu mase formjuje sie w ksztaltki, suszy isie w czaisie 2 godzin w tem¬ peraturze 125°C, a nasitepnie 3 godziny w tempe¬ raturze 2,20°C. Stopien przemiany S02 do SO3 u- zysikany ma tej masie ikoinitafatowej wynosi w 520°C — 87%, w 460°C — 74%.

Przyklad II. 140 czesci wagowych ziemi krze¬ mionkowej miesza ,sie z 1 iczescia wagowa siarki elementarnej zawierajacej ziarma o wielkosci 100—5 ^m. Uzyskana mieszanine zarabia sie z roz¬ tworem skladników aktywnych zawierajacych 50 czesci wagowych wody, 25 czesci wagowych kwa¬ su szczawiowego, 12 czesci wagowych pieciotlenku wanadu, 30 czesci wagowych weglanu potasu.

Do wymieszanej wstepnie masy dodaje sie 40 czesci wagowych rkiwasu siarkowego i mieszanine 5 czesci wagowych mazutu z 5 czesciami wago¬ wymi oleju inapedowego. Uforcmolwiaine ksztaltki suszy sie w temperaturze 105°C w czasie 3 godzin, a nastepnie 2 godziny w temperaturze 250°C. Sto^ pien przemialny S02 ido SO3 uzyskany na tym katalizatorze wyinosi w 520°C — 85%, w 460°C — 80% i w 420°C — 60%.

Za'sitr,zezeo'i|e patent,o.we Spoisób wytwarzania katalizatora wiainaldowego do utleniania dwutlenku siarki, przez zmieszanie nosnika krzemionkowego z roztworem pieciotlen¬ ku wanadu, kwasu szczajwiowejgo, weglalnu pota¬ sowego i kiwasu iniearganiiciznego, znamienny tym, ze do zarobionej wilgotnej masy dodaje sie 0,5— 5% zmielonej sialrlki elementarnej zawierajacej 70% ziaren o rozmiarach 5—100 /Mm oraz 5—10% wa¬ gowych mieszaniny paliw .cieklych, w których ilosc frakcji destylujacych sie w temtperaturize 100— 290°C wynosi 10—50%, po czym uformowana w ksztaltki mase poddaje sie wsitejpnemu suszeniu w temperaturze 100—200°C, a nastepnie obróbce ter¬ micznej w temperaturze 200—350°C, przy prze¬ plywie powietrza z szylbkoiscia objetosciowa 500— 2000 h-1, DN-3, Z. 700/80 Cena 45 zl