Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Катализатор для окисления сернистого ангидрида

Abstract

Катализатор для окисления сернистого ангидрида в серный содержит каталитически активную основу, промотор, связующее и порообразователь, при этом в качестве каталитически активной основы он содержит железную руду, промотора - полевой шпат, связующего - калиевое жидкое стекло и порообразователя - медь углекислую основную при следующем соотношении компонентов, мас.%: полевой шпат 8 - 12, калиевое жидкое стекло 10 - 15, медь углекислая основная 2 - 10, железная руда - остальное. 1 табл.

Landscapes

Show more

RU2111051C1

Russia

Other languages
English
Inventor
Александр Сергеевич Третьяков
Игорь Павлович Челпанов
Елена Юрьевна Светкина
Александр Владимирович Анциферов
Всеволод Петрович Франчук
Федор Александрович Чмиленко
Владимир Петрович Федаш

Worldwide applications
1992 RU

Application RU92008301A events
1998-05-20
Application granted

Description

Изобретение относится к области производства катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный, а также к очистке газов и может быть использовано в химической, газовой и металлургической промышленности.
Известен катализатор [1] для окисления сернистого ангидрида в серный, состоящий из пентаоксида ванадия, оксида калия (или оксида металла щелочной группы или бериллий), серного ангидрида и носителя - силикагеля. Однако, высокая температура зажигания данного катализатора 420oC и рабочее давление 2 атм усложняют и удорожает проведение катализа, кроме того, катализатор включает в свой состав дорогостоящие компоненты.
Наиболее близким к изобретению является катализатор [2] (прототип), состоящий из пентаоксида ванадия, оксида калия, диоксида кремния и маршалита при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пентаоксид ванадия - 4,0 - 9,0
Оксид калия - 4,2 - 14,0
Диоксид кремния - 6,0 - 15,0
Маршалит - Остальное
К недостаткам прототипа следует отнести то, что процесс окисления сернистого ангидрида в серный происходит при температурах от 500 до 700oC, что требует дополнительных энергозатрат на нагрев газа. Использование пентаоксида ванадия существенно увеличивает стоимость катализатора и, кроме того, он в смеси с оксидом калия является агрессивной средой для стальных корпусов реакторов и очистных сооружений, ускоряющей их коррозию ("ванадиевая" коррозия), сокращая срок службы аппаратов.
Цель изобретения - повышение эффективности катализатора для окисления сернистого ангидрида в серный при низких температурах.
Поставленная цель достигается тем, что в катализатор, включающий железную руду и основную углекислую медь, дополнительно введены полевой шпат и калиевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полевой шпат - 8 - 12
Калиевое жидкое стекло - 10 - 15
Медь углекислая основная - 2 - 10
Железная руда - Остальное
Отличительной особенностью изобретения является то, что в качестве каталитически активной основы применена железная руда. Железная руда - широко распространенный в природе минерал, содержащий помимо оксида железа диоксид кремния, выполняющего роль носителя.
В качестве промотора применен другой природный минерал - полевой шпат. Особенность каталитического действия полевого шпата связана со структурой данного минерала, являющегося неогранической матрицей, на которой закреплены активные центры в виде оксида калия. Наличие таких активных центров (абсорбционных центров) обеспечивает оптимальную ориентацию реагирующих молекул в отношении каталитически активных групп. Таким образом, введение полевого шпата позволяет уменьшить и даже полностью снять индукционный период развития реакции.
В качестве порообразователя - активатора процесса применена соль основной углекислой меди, которая при нагревании до температуры 200oC разлагается на оксид меди и углекислоту, выступающую в роли порообразователя, а оксид меди - активатора. Активность оксида меди, полученного при разложении соли выше, чем реагентного оксида меди. Преимуществом предлагаемого порообразователя - активатора является возможность проведения селективных процессов, что позволяет избежать некоторых побочных реакций, приводящих к отравлению катализатора за счет рекристаллизации активного компонента.
В качестве связующего-активатора применено калиевое жидкое стекло, которое позволяет равномерно распределить каталитически активную основу и оксид калия (из полевого шпата) по всему объему, не образуя отдельной фазы. Преимущество калиевого жидкого стекла перед натриевым заключается в том, что энергия активации процесса понижается за счет того, что максимальная скорость катализа у ионов калия достигается при меньшей энергии (11,8+2 кДж/моль), чем у ионов натрия (17,3+0,3 кДж/моль), в связи с чем отрыв кислорода от поверхности катализатора происходит быстрее.
При разработке данного катализатора использовали:
железную руду со средним размером частиц менее 40 мкм, следующего химического состава, мас.%:
Оксид железа (III) - 52,7
Диоксид кремния - 43,5
Оксид марганца - 0,26
Оксид магния - 0,85
Оксид цинка - 0,026
Примеси - Остальное
погрешность определения + 2%;
полевой шпат со средним размером частиц менее 40 мкм, следующего химического состава, мас.%:
Диоксид кремния - 67,8
Оксид алюминия - 19,4
Оксид кальция - 1,7
Оксид калия - 7,0
Оксид железа - 3,8
Примеси - Остальное
погрешность определения + 2%;
основная углекислая соль меди (CuOH)2CO3 (ГОСТ 8927-79);
калиевое жидкое стекло K2SiO3•nH2O (ТУ-6-09-01-657-84), силикатный модуль 3,0-3,5, плотность 1,20 - 1,30 г/см3;
натриевое жидкое стекло Na2SiO3•nH2O (ГОСТ 13078-87), силикатный модуль 2,5 - 3,0, плотность 1,20 - 1,30 г/см3.
Изобретение выполнялось по технологии гомогенного вибросмешения следующим образом; компоненты измельчались в вибрационной установке с амплитудой колебаний 7 мм, временем помола 20 мин, частотой колебаний - 1000 об/мин. После помола компоненты дозировали согласно заявляемому составу путем вибросмешения до однородного состояния. Затем добавляли жидкое стекло и еще раз перемешивали шихту. После взятия навесок прессовали кольца размером 50•30•10 мм в стальной пресс-форме при удельном давлении 300 кг/см2.
Образцы высушивали на воздухе до постоянного веса, а затем спекали в атмосфере воздуха при температуре 650+10oC в течение 30 мин.
Изготовленные по вышеописанной технологии, катализаторы испытывались в проточноциркуляционной установке при 80, 110oC, концентрация сернистого ангидрида 1,1 об. % и кислорода 21,0 об.% в исходной реакционной смеси и при объемной скорости 4000 ч-1.
За меру активности принимали степень конверсии сернистого ангидрида в серный ангидрид в течение 10 ч при 80, 110oC.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Как видно из данных таблицы, оптимальном соотношением "железная руда": "полевой шпат" = 73 : 12, при 15% калиевого жидкого стекла, в этом случае степень конверсии примерно 65-67%, а при введении порообразователя - активатора от 2 до 10% степень конверсии повышается до 75-77%.
При замене калиевого жидкого стекла на натриевое степень конверсии уменьшилась с 75-77% до 60-62%. Таким образом, подтверждается целесообразность применения калиевого жидкого стекла. Степень конверсии диоксида серы на образцах катализатора по прототипу, испытанных в этих же условиях, незначительна (24%).
Преимуществами предложенного катализатора являются:
экономия энергоносителей за счет снижения рабочей температуры зажигания катализатора;
доступность материалов и относительная их дешевизна;
снижение опасности термической инактивации и отравления катализаторов;
увеличения срока службы стальных корпусов реакторов за счет отсутствия "ванадиевой" коррозии.

Claims (1)
Hide Dependent

  1. Катализатор для окисления сернистого ангидрида в серный, включающий каталитически активную основу, промотор, связующее и порообразователь, отличающийся тем, что в качестве каталитически активной основы он содержит железную руду, в качестве промотора - полевой шпат, в качестве связующего - калиевое жидкое стекло и в качестве порообразователя - медь углекислую основную при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
    Полевой шпат - 8 - 12
    Медь углекислая основная - 2 - 10
    Калиевое жидкое стекло - 10 - 15
    Железная руда - Остальное