RU2080176C1 - Catalyst for oxidizing sulphur dioxide - Google Patents

Catalyst for oxidizing sulphur dioxide Download PDF

Info

Publication number
RU2080176C1
RU2080176C1 RU94025148A RU94025148A RU2080176C1 RU 2080176 C1 RU2080176 C1 RU 2080176C1 RU 94025148 A RU94025148 A RU 94025148A RU 94025148 A RU94025148 A RU 94025148A RU 2080176 C1 RU2080176 C1 RU 2080176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
diatomite
mixture
sulphur dioxide
carrier
Prior art date
Application number
RU94025148A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94025148A (en
Inventor
Е.И. Добкина
С.М. Кузнецова
А.М. Ларионов
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) filed Critical Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Priority to RU94025148A priority Critical patent/RU2080176C1/en
Publication of RU94025148A publication Critical patent/RU94025148A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2080176C1 publication Critical patent/RU2080176C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: inorganic chemistry; may be used for sulfuric acid production from gaseous mixtures with normal or elevated sulphur dioxide content. SUBSTANCE: catalyst uses as carrier mixture of diatomite and powdery silica wastes resulting from silicon production, diatomite and silica taken, respectively, in ratio of (0.2-0.4):(0.6-0.8). Catalyst comprises the following components, mas.%: $$$, 6-10; $$$, 8-12; sulphur compounds (in terms of $$$, 8-20); carrier, the balance. Catalyst is active in oxidizing sulphur dioxide. Conversion degree of $$$ at V=4000 $$$ and at 485 C is equal to 86-88% using gaseous mixture with the following composition: 10% by volume $$$; air, the balance. Crushing strength of catalyst is 1.5-2.2 MPa. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к катализаторам для окисления диоксида серы и может быть использовано в производстве серной кислоты при переработке газовых смесей с обычным и повышенным содержанием диоксида серы. The invention relates to catalysts for the oxidation of sulfur dioxide and can be used in the production of sulfuric acid in the processing of gas mixtures with a normal and high content of sulfur dioxide.

Известен катализатор для окисления диоксида серы, состоящий из пятиокиси ванадия с добавками щелочных промоторов соединений натрия, калия, рубидия и (или) цезия на носителе диатомите, содержащем SiO2, CaO.A known catalyst for the oxidation of sulfur dioxide, consisting of vanadium pentoxide with the addition of alkaline promoters of compounds of sodium, potassium, rubidium and (or) cesium on a carrier diatomite containing SiO 2 , CaO.

Смесь щелочных промоторов в пересчете на окислы содержит, мас. Na2O 5-30; Rb2O и (или) Cs2O 15-35; K2O 8-35.The mixture of alkaline promoters in terms of oxides contains, by weight. Na 2 O 5-30; Rb 2 O and / or Cs 2 O 15-35; K 2 O 8-35.

Активность катализатора при 485oC 90,2-91% при 420oC 57,8-59,7% при испытании в следующих условиях: V 4000 ч-1, содержание диоксида серы в исходной газовой смеси 7 об. остальное воздух. Механическая прочность на раздавливание 1-2 МПа [1]
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ванадий-калиевый катализатор на носителе диатомите для окисления диоксида серы, содержащей, мас.
The activity of the catalyst at 485 o C 90.2-91% at 420 o C 57.8-59.7% when tested under the following conditions: V 4000 h -1 , the content of sulfur dioxide in the initial gas mixture of 7 vol. the rest is air. Mechanical crush strength 1-2 MPa [1]
Closest to the invention in technical essence is a vanadium-potassium catalyst supported on diatomite for the oxidation of sulfur dioxide containing, by weight.

V2O5 6-7
K2O 9-11
Сульфаты в пересчете на SO 2- 3 18-19
Диатомит Остальное
Активность катализатора составляет 84-86% при 485oC, 18-22% при 420oC при испытании в стандартных условиях: V 4000 ч-1, содержание диоксида серы в исходной газовой смеси 10 об. остальное воздух. Механическая прочность на раздавливание 1,0-1,4 МПа [2]
Недостатком данного катализатора является необходимость использования в качестве носителя дефицитного природного материала диатомита и более низкая активность и прочность.
V 2 O 5 6-7
K 2 O 9-11
Sulfates in terms of SO 2- 3 18-19
Diatomite Rest
The activity of the catalyst is 84-86% at 485 o C, 18-22% at 420 o C when tested under standard conditions: V 4000 h -1 , the content of sulfur dioxide in the initial gas mixture of 10 vol. the rest is air. Mechanical crush strength 1.0-1.4 MPa [2]
The disadvantage of this catalyst is the need to use diatomite as a carrier of scarce natural material and lower activity and strength.

Настоящая разработка позволяет заменить дефицитное природное сырье, повысить активность и прочность катализатора. This development allows to replace scarce natural raw materials, increase the activity and strength of the catalyst.

Это достигается за счет использования в качестве носителя смеси диатомита и пылевидного кремнеземного отхода производства кремния в соотношении соответственно (0,2-0,4) (0,6-0,8) при следующем содержании компонентов в катализаторе, мас. This is achieved through the use of a mixture of diatomite and pulverized silica waste as a carrier in the production of silicon in the ratio, respectively (0.2-0.4) (0.6-0.8) with the following components in the catalyst, wt.

V2O5 6-10
K2O 8-12
Сульфаты (в пересчете на SO 2- 3 ) носитель Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что в качестве носителя используется смесь диатомита и пылевидного силикатного отхода, т.е. частично заменяется дефицитный диатомит Кисатибского месторождения (Грузия). Аналогичного материала на территории России нет.
V 2 O 5 6-10
K 2 O 8-12
Sulphates (in terms of SO 2- 3 ) carrier Else
The essence of the invention lies in the fact that a mixture of diatomite and pulverized silicate waste, i.e. the deficient diatomite of the Kisatiba deposit (Georgia) is partially replaced. There is no similar material in Russia.

При этом очень важно соблюсти определенное количество вносимого в носитель диатомита. Это связано с тем, что диатомит содержит Al2O3, который по сравнению с SiO2 значительно более термостоек. Благодаря этому "тормозится" процесс трансформации пористой структуры. Последний происходит за счет того, что соединения кремния и ванадия при высоких температурах (прокалка) образуют эвтектический расплав, который по механизму твердожидкостного спекания изменяет глобулярную структуру носителя (катализатора) и соответственно пористость.It is very important to observe a certain amount of diatomite introduced into the carrier. This is due to the fact that diatomite contains Al 2 O 3 , which is much more heat-resistant compared to SiO 2 . Due to this, the process of transformation of the porous structure is “inhibited”. The latter occurs due to the fact that silicon and vanadium compounds at high temperatures (calcination) form a eutectic melt, which, by the mechanism of solid-liquid sintering, changes the globular structure of the support (catalyst) and, accordingly, porosity.

Присутствие в силикатном отходе микродобавок MgO, P2O5, K2O и Na2O, которые являются промотирующими составляющими сернокислотных контактных масс, способствует росту активности катализатора.The presence of MgO, P 2 O 5 , K 2 O and Na 2 O microadditives in the silicate waste, which are the promoting components of sulfuric acid contact masses, contributes to an increase in the activity of the catalyst.

Таким образом, благодаря определенному химсоставу силикатного отхода и количественному соотношению между ним и диатомитом в носителе обеспечивается увеличение активности и механической прочности катализатора. Thus, due to the specific chemical composition of the silicate waste and the quantitative ratio between it and diatomite in the carrier, an increase in the activity and mechanical strength of the catalyst is provided.

Предложенный катализатор активен в процессе окисления диоксида серы. Степень превращения SO2 при V 4000 ч-1 на газовой смеси состава: 10 об. SO2, остальное воздух, составляет при 485oC 85-87%
Прочность катализатора на раздавливание 1,5-2,2 МПа.
The proposed catalyst is active in the process of oxidation of sulfur dioxide. The degree of conversion of SO 2 at V 4000 h -1 the gas mixture composition: 10 vol. SO 2 , the rest of the air, is at 485 o C 85-87%
The crushing strength of the catalyst is 1.5-2.2 MPa.

Термостабильность катализатора (степень дезактивации) 16-18%
Катализатор готовят следующим образом. Сухой порошкообразный кремнеземный отход, содержащий в виде примесей оксиды алюминия (примерно 0,004 мас.), магния (примерно 0,0035 мас. ), кальция (примерно 0,006 мас.), натрия (примерно 0,0035 мас. ), калия (примерно 0,0015 мас.) и фосфора (примерно 0,92 мас.), смешивают с диатомитом и порошком пентаксида ванадия. Полученная шихта добавляется в предварительно подготовленную смесь едкого кали и серной кислоты из расчета получения бисульфита калия. Контактную массу после введения в нее пластифицирующей добавки тщательно перемешивают и формуют в виде частиц цилиндрической формы с диаметром 4-5 мм и длиной 10-15 мм. Затем контактную массу подсушивают при 100-120oC в течение 2-4 ч и прокаливают 1-2 ч при 500-600oC.
Thermostability of the catalyst (degree of deactivation) 16-18%
The catalyst is prepared as follows. Dry powdered silica waste containing impurities of aluminum oxides (about 0.004 wt.), Magnesium (about 0.0035 wt.), Calcium (about 0.006 wt.), Sodium (about 0.0035 wt.), Potassium (about 0 , 0015 wt.) And phosphorus (about 0.92 wt.), Mixed with diatomite and vanadium pentaxide powder. The resulting mixture is added to a pre-prepared mixture of potassium hydroxide and sulfuric acid based on the production of potassium bisulfite. The contact mass after the introduction of plasticizing additives into it is thoroughly mixed and formed into cylindrical particles with a diameter of 4-5 mm and a length of 10-15 mm. Then the contact mass is dried at 100-120 o C for 2-4 hours and calcined for 1-2 hours at 500-600 o C.

Катализатор можно синтезировать и по несколько видоизмененной схеме, а именно: используя раствор метаванадата калия с концентрацией 135-150 г/дм3 V2O5, предварительно приготовленный путем выщелачивания технической руды V2O5 раствором едкого кали с концентрацией 40-45% с последующим добавлением в раствор метаванадата калия определенного количества едкого кали и серной кислоты из расчета получения бисульфата калия. В полученную смесь всыпают шихту пылевидного кремнеземного отхода и диатомита, взятых в определенных соотношениях. Контактную массу после введения в нее пластифицирующей добавки тщательно перемешивают, формуют, сушат и прокаливают при вышеуказанных условиях.The catalyst can be synthesized according to a slightly modified scheme, namely: using a solution of potassium metavanadate with a concentration of 135-150 g / dm 3 V 2 O 5 , previously prepared by leaching of technical ore V 2 O 5 with a solution of caustic potassium with a concentration of 40-45% s the subsequent addition of a certain amount of potassium hydroxide and sulfuric acid to the potassium metavanadate solution based on the production of potassium bisulfate. In the mixture pour a mixture of pulverized silica waste and diatomite, taken in certain proportions. After the plasticizing additive is introduced into it, the contact mass is thoroughly mixed, molded, dried and calcined under the above conditions.

Полученный указанным образом катализатор содержит в расчете на оксиды, мас. Obtained in this way, the catalyst contains, based on oxides, wt.

V2O5 6-10
K2O 8-12
Сульфаты (в пересчете на SO 2- 3 ) 8-20
Носитель 58-78
Прочность катализатора на раздавливание 1,5-2,2 МПа. Термостабильность катализатора (степень дезактивации) составляет 16-18%
Катализатор испытывается на активность в процессе окисления диоксида серы на установке проточного типа по стандартной методике при объемной скорости газового потока 4000 ч-1 и при содержании диоксида серы в исходной газовой смеси 10 об. остальное воздух.
V 2 O 5 6-10
K 2 O 8-12
Sulphates (in terms of SO 2- 3 ) 8-20
Media 58-78
The crushing strength of the catalyst is 1.5-2.2 MPa. Thermostability of the catalyst (degree of deactivation) is 16-18%
The catalyst is tested for activity in the process of oxidizing sulfur dioxide in a flow-type installation according to the standard method at a gas flow rate of 4000 h -1 and with a sulfur dioxide content of 10 vol. In the feed gas mixture. the rest is air.

Прочность гранул определяют в статических условиях на раздавливание по образующей по стандартной методике (Мухленов И.П. Технология катализаторов. Л. Химия, 1979, с. 324). The strength of the granules is determined in static conditions by crushing according to the generatrix according to the standard method (Mukhlenov I.P. Technology of catalysts. L. Chemistry, 1979, p. 324).

Термостабильность катализатора оценивается по экспрессной методике, включающей термообработку катализатора в течение 10 ч газовоздушной смесью, содержащей 15% диоксида серы и 15,75% кислорода при 700oC, и измерении активности образца стандартным методом до и после термообработки. Термостабильность оценивается величиной степени дезактивации.The thermal stability of the catalyst is assessed by the express method, which includes heat treatment of the catalyst for 10 hours with a gas-air mixture containing 15% sulfur dioxide and 15.75% oxygen at 700 o C, and measuring the activity of the sample by the standard method before and after heat treatment. Thermostability is estimated by the degree of deactivation.

Пример 1. Example 1

К 70 г пылевидного кремнеземного отхода и 30 г диатомита добавляют 12 г пентаксида ванадия. Шихту тщательно перемешивают. 60,3 г 40%-ного раствора H2SO4 смешивают с 22,3 г раствора 45% KON. Перемешивают получившийся раствор и всыпают в него шихту кремнеземного отхода и диатомита с пентаксидом ванадия, вводят 4,0 г пластификатора поверхностно-активного вещества марки ОП-7. Тщательно перемешивают контактную массу, формуют в виде гранул цилиндрической формы диаметром 5 мм и длиной 10-15 мм. Гранулы сушат при 110oC 3 ч и прокаливают при 550oC в течение 1,5 ч.To 70 g of pulverized silica waste and 30 g of diatomite add 12 g of vanadium pentaxide. The mixture is thoroughly mixed. 60.3 g of a 40% solution of H 2 SO 4 are mixed with 22.3 g of a solution of 45% KON. The resulting solution is stirred and a mixture of silica waste and diatomite with vanadium pentaxide is poured into it, 4.0 g of OP-7 grade surfactant plasticizer are introduced. The contact mass is thoroughly mixed, molded in the form of cylindrical granules with a diameter of 5 mm and a length of 10-15 mm. The granules are dried at 110 ° C. for 3 hours and calcined at 550 ° C. for 1.5 hours.

Пример 2. Example 2

К 70 г пылевидного кремнеземного отхода добавляют 30 г диатомита и тщательно перемешивают шихту. В 30 г раствора метаванадата калия с концентрацией 150 г/дм3 V2O5 растворяют 11,7 г едкого кали (100% содержание целевого вещества), затем добавляют 20,3 г 93%-ной H2SO4. Перемешивают получившуюся смесь и всыпают в нее шихту кремнеземного отхода и диатомита, вводят 4,0 г пластификатора поверхностно-активного вещества марки ОП-7. Тщательно перемешивают контактную массу, формуют в виде гранул цилиндрической формы диаметром 5 мм и длиной 10-15 мм. Гранулы сушат при 110oC 3 ч и прокаливают при 550oC в течение 1,5 ч.To 70 g of pulverized silica waste add 30 g of diatomaceous earth and mix the mixture thoroughly. In a 30 g solution of potassium metavanadate with a concentration of 150 g / dm 3 V 2 O 5, 11.7 g of potassium hydroxide (100% of the target substance) are dissolved, then 20.3 g of 93% H 2 SO 4 are added. Stir the resulting mixture and pour into it a mixture of silica waste and diatomaceous earth, 4.0 g of OP-7 grade surfactant plasticizer are introduced. The contact mass is thoroughly mixed, molded in the form of cylindrical granules with a diameter of 5 mm and a length of 10-15 mm. The granules are dried at 110 ° C. for 3 hours and calcined at 550 ° C. for 1.5 hours.

Синтезированный катализатор содержит, мас. The synthesized catalyst contains, by weight.

V2O5 8
K2O 10
Сульфаты (в пересчете на SO 2- 3 ) 14
Носитель (кремнеземный отход в смеси с диатомитом) 68
Степень окисления диоксида серы на данном катализаторе при вышеуказанных условиях испытаний составляет при 485oC 88% Прочность гранул на раздавливание 2,2 МПа. Термостабильность катализатора 16%
В сводной таблице представлены характеристики химического состава, активности, механической прочности и термостабильности катализатора.
V 2 O 5 8
K 2 O 10
Sulphates (in terms of SO 2- 3 ) fourteen
Carrier (silica waste mixed with diatomite) 68
The oxidation state of sulfur dioxide on this catalyst under the above test conditions is 88% at 485 ° C. The crushing strength of the granules is 2.2 MPa. Thermostability of the catalyst 16%
The summary table presents the characteristics of the chemical composition, activity, mechanical strength and thermal stability of the catalyst.

Как видно из таблицы, предлагаемый катализатор по активности и механической прочности превосходит известный. As can be seen from the table, the proposed catalyst in activity and mechanical strength exceeds the known.

Создание катализатора с использованием комбинированного носителя значительно расширяет сырьевую базу производства. The creation of a catalyst using a combined carrier significantly expands the raw material base of production.

Claims (1)

Катализатор для окисления диоксида серы, содержащий пятиокись ванадия, оксид калия, соединения серы и кремнеземный носитель, отличающийся тем, что в качестве носителя катализатор содержит смесь диатомита и пылевидного кремнеземного отхода производства кремния в соотношении соответственно 0,2 - 0,4 0,6 0,8 при следующем соотношении компонентов, мас. A catalyst for the oxidation of sulfur dioxide containing vanadium pentoxide, potassium oxide, sulfur compounds and a silica support, characterized in that the catalyst contains a mixture of diatomite and silica fume from silicon production in a ratio of 0.2-0.4 0.6 0, respectively , 8 in the following ratio of components, wt. Пятиокись ванадия 6 10
Оксид калия 8 12
Соединения серы (в пересчете на SO 2- 3 ) 8 20
Носитель Остальноес
Vanadium Pentoxide 6 10
Potassium oxide 8 12
Sulfur compounds (in terms of SO 2- 3 ) 8 20
Media Remaining
RU94025148A 1994-07-04 1994-07-04 Catalyst for oxidizing sulphur dioxide RU2080176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94025148A RU2080176C1 (en) 1994-07-04 1994-07-04 Catalyst for oxidizing sulphur dioxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94025148A RU2080176C1 (en) 1994-07-04 1994-07-04 Catalyst for oxidizing sulphur dioxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94025148A RU94025148A (en) 1996-08-10
RU2080176C1 true RU2080176C1 (en) 1997-05-27

Family

ID=20158089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94025148A RU2080176C1 (en) 1994-07-04 1994-07-04 Catalyst for oxidizing sulphur dioxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2080176C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011128841A1 (en) 2010-04-12 2011-10-20 Basf Se Catalyst for the oxidation of so2 to so3
US8323610B2 (en) 2010-04-12 2012-12-04 Basf Se Catalyst for the oxidation of SO2 to SO3

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112808262B (en) * 2021-02-05 2023-03-24 贵州威顿催化技术有限公司 Preparation method of high-dispersion nanocluster vanadium catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 420328, кл. В 01J 23/22, 1974. @ 2. Мухленов И.П. Технология катализаторов. - М.: Химия, 1980, с.155. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011128841A1 (en) 2010-04-12 2011-10-20 Basf Se Catalyst for the oxidation of so2 to so3
US8323610B2 (en) 2010-04-12 2012-12-04 Basf Se Catalyst for the oxidation of SO2 to SO3

Also Published As

Publication number Publication date
RU94025148A (en) 1996-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4539309A (en) Preparation of a catalyst for the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide
US4126581A (en) Catalyst containing copper oxide and zinc oxide, its manufacture and its use for the conversion of carbon monoxide
RU2080176C1 (en) Catalyst for oxidizing sulphur dioxide
Kirsten On the Dumas determination of nitrogen
CN111450835A (en) White carbon black core-shell structure catalyst and preparation method and application thereof
CN109761256A (en) It is a kind of to prepare high activity porous C a (OH) with shell2Method
RU2103058C1 (en) Catalyst and method for treating gases containing sulfur compounds
RU2036720C1 (en) Catalyst for oxidation of sulfur dioxide
US3793230A (en) Catalyst for sulfuric acid contact process
CN114433014A (en) Preparation method of 5A molecular sieve adsorbent
RU2089287C1 (en) Catalyst for oxidizing sulfur compounds
CN105126850A (en) Catalyst for production of sulfur through selective oxidation of H2S, and preparation method thereof
RU1803180C (en) Method of preparing catalyst for sulfur dioxide oxidation
SU1650225A1 (en) Method for purifying gas from hydrogen sulfide and sulfurous acid anhydride and method for obtaining catalyst therefor
SU1189499A1 (en) Catalyst for oxidizing organic compounds
SU420328A1 (en) CATALYST FOR OXIDATION OF SULFUR ANHYDRIDE
SU432916A1 (en)
SU1174067A1 (en) Method of cleaning gases from oxygene
SU386667A1 (en) METHOD OF PREPARATION OF COPPER CHROMIUM
RU2218304C2 (en) Method to produce synthetic zeolite of x-type
WO1990001369A1 (en) Catalyst for liquid-phase oxidation of sulfur-containing compounds
SU774583A1 (en) Sulfurous anhydride-to-sulfuric one oxidation catalyst
RU1787507C (en) Method of removing oxygen from inert gases
SU1292811A1 (en) Method of cleaning gasns from sulphuric anhydride
RU2134158C1 (en) Method of preparing so2 into so3 conversion catalyst