RU2244590C1 - So2-into-so3 conversion catalyst - Google Patents
So2-into-so3 conversion catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244590C1 RU2244590C1 RU2003122273/04A RU2003122273A RU2244590C1 RU 2244590 C1 RU2244590 C1 RU 2244590C1 RU 2003122273/04 A RU2003122273/04 A RU 2003122273/04A RU 2003122273 A RU2003122273 A RU 2003122273A RU 2244590 C1 RU2244590 C1 RU 2244590C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pores
- catalyst
- radii
- exceed
- proportion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству ванадиевых катализаторов конверсии SO2 в SO3. Катализаторы для данного процесса обычно содержат активный компонент - оксиды ванадия, щелочных металлов, серы, распределенные на поверхности кремнеземистого носителя, и имеют определенную пористую структуру, являющуюся важнейшим свойством катализатора, определяющим его эксплуатационные характеристики.The invention relates to the production of vanadium catalysts for the conversion of SO 2 to SO 3 . The catalysts for this process usually contain the active component - oxides of vanadium, alkali metals, sulfur, distributed on the surface of the siliceous carrier, and have a certain porous structure, which is the most important property of the catalyst that determines its operational characteristics.
Известны технические решения создания катализаторов, высокоактивных в узких интервалах рабочего диапазона температур, путем использования носителей с узкими диапазонами пор, оптимальными для каждого конкретного интервала температур [Патент DЕ №1235274].Known technical solutions for the creation of catalysts that are highly active in narrow ranges of the operating temperature range by using carriers with narrow pore ranges that are optimal for each particular temperature range [Patent DE No. 1235274].
Однако известное решение имеет существенные недостатки. Поскольку процесс окисления SO2 является экзотермическим, то катализатор в пределах каждого отдельного слоя в реакторе работает в условиях изменяющихся температур, т.е. требуется использование большого набора катализаторов с различными диапазонами пор. В реальных условиях из-за невозможности точного расчета полей температур по высоте и объему слоев даже набор катализаторов с заданными узкими диапазонами пор не может работать эффективно.However, the known solution has significant drawbacks. Since the oxidation process of SO 2 is exothermic, the catalyst within each separate layer in the reactor operates under varying temperatures, i.e. requires the use of a large set of catalysts with different pore ranges. In real conditions, due to the impossibility of accurately calculating temperature fields by the height and volume of the layers, even a set of catalysts with given narrow pore ranges cannot work effectively.
Более рационально приготовление катализатора на носителе с широким набором пор различных размеров при определенном их соотношении, эффективно работающего в более широких температурных интервалах. Известен катализатор [Патент DЕ №4000609, 1991 г.], носитель которого имеет поры с диаметром от нескольких ангстрем до более 200 нм. При этом доля пор с диаметром до 15 нм составляет 10-30%, с диаметром 15-100 нм - 25-60%, с диаметром более 200 нм - 10-60%. Известный катализатор получают пропиткой заранее сформованного и прокаленного носителя с заданной пористостью. Недостатком известного катализатора является низкая активность при температуре более 450°С.It is more rational to prepare a supported catalyst with a wide range of pores of various sizes with a certain ratio of them that works effectively in wider temperature ranges. A known catalyst [Patent DE No. 4000609, 1991], the carrier of which has pores with diameters from several angstroms to more than 200 nm. The proportion of pores with a diameter of up to 15 nm is 10-30%, with a diameter of 15-100 nm - 25-60%, with a diameter of more than 200 nm - 10-60%. The known catalyst is obtained by impregnation of a preformed and calcined support with a given porosity. A disadvantage of the known catalyst is low activity at a temperature of more than 450 ° C.
Необходимо отметить, что только в очень немногих источниках выбор эффективного катализатора ведется по пористой структуре исходного носителя готового катализатора. Преимущественно даются характеристики пористой структуры носителя, используемого для синтеза, который по структуре может существенно отличаться от носителя готового катализатора, т.е. каркаса.It should be noted that only in very few sources, the choice of an effective catalyst is carried out according to the porous structure of the initial carrier of the finished catalyst. The characteristics of the porous structure of the support used for synthesis are predominantly given, which may substantially differ in structure from the support of the finished catalyst, i.e. frame.
Прототипом предложенного катализатора является катализатор конверсии SO2 в SO3, содержащий оксиды ванадия, щелочного металла (К, Na, Rb, Cs), серы, на кремнеземистом носителе [Патент РФ №2162367, 2000 г.]. Носитель товарного катализатора или каркас содержит поры с радиусами от 100 до 10000 , при этом доля пор с радиусами 1000-10000 Е составляет 5-70%. При этом каркас катализатора формируется из природного или синтетического кремнезема или их комбинации. Под каркасом катализатора авторы понимали реальную структуру носителя, прошедшего все стадии получения катализатора (включая формование и прокалку) - т.е. готового катализатора после удаления с него кислоторастворимых активных компонентов путем экстрагирования серной кислотой. Известный катализатор обладает высокой активностью в широком диапазоне температур от 405 до 485°С. Это достигается за счет целесообразного химического состава, наличия пор с широким диапазоном радиусов и рационального соотношения пор различных размеров в структуре каркаса.The prototype of the proposed catalyst is a catalyst for the conversion of SO 2 to SO 3 containing oxides of vanadium, alkali metal (K, Na, Rb, Cs), sulfur, on a siliceous carrier [RF Patent No. 2162367, 2000]. A commercial catalyst carrier or framework contains pores with radii from 100 to 10,000 while the proportion of pores with radii of 1000-10000 E is 5-70%. In this case, the catalyst frame is formed from natural or synthetic silica, or a combination thereof. Under the catalyst framework, the authors understood the real structure of the carrier, which went through all stages of the preparation of the catalyst (including molding and calcining), i.e. the finished catalyst after removal of acid-soluble active components from it by extraction with sulfuric acid. The known catalyst has high activity in a wide temperature range from 405 to 485 ° C. This is achieved due to the appropriate chemical composition, the presence of pores with a wide range of radii and a rational ratio of pores of various sizes in the structure of the frame.
Недостатком данного объекта является недостаточно высокая активность при температурах, равной и выше 485°С.The disadvantage of this object is not high enough activity at temperatures equal to and above 485 ° C.
Техническая задача изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик катализатора, работающего в зонах реактора при средних и максимальных температурах, путем повышения активности при температурах 420-530°С.The technical task of the invention is to improve the operational characteristics of the catalyst operating in the zones of the reactor at medium and maximum temperatures, by increasing activity at temperatures of 420-530 ° C.
Техническая задача решается тем, что катализатор конверсии SO2 в SO3 содержит активные компоненты - оксиды ванадия, щелочного металла (К, Na, Rb, Cs), серы и кремнеземистый каркас, сформированный из природного и/или синтетического кремнезема и включающий поры с радиусом до 65000 , при этом доля пор с радиусами более 10000 не превышает 50%, доля пор с радиусами 1000-10000 составляет не менее 35%, доля пор с радиусами менее 1000 составляет не более 60%, в том числе доля пор с радиусами менее 75 составляет не более 9%, а содержание нерастворимых в серной кислоте соединений ванадия не превышает (в пересчете на V2О5) 4,0% (мас.). Предпочтительно доля пор с радиусами менее 1000 составляет не более 40%, а доля пор с радиусами 1000-10000 составляет не менее 50%. Предпочтительное содержание в каркасе нерастворимых в серной кислоте соединений ванадия (в пересчете на V2O5) не превышает 1,5% (мас.).The technical problem is solved in that the catalyst for the conversion of SO 2 to SO 3 contains active components - oxides of vanadium, alkali metal (K, Na, Rb, Cs), sulfur and a siliceous frame formed from natural and / or synthetic silica and including pores with a radius up to 65000 while the proportion of pores with radii of more than 10,000 does not exceed 50%, the proportion of pores with radii of 1000-10000 is not less than 35%, the proportion of pores with radii less than 1000 is not more than 60%, including the proportion of pores with radii less than 75 is not more than 9%, and the content of vanadium compounds insoluble in sulfuric acid does not exceed (in terms of V 2 O 5 ) 4.0% (wt.). Preferably the proportion of pores with radii less than 1000 is not more than 40%, and the proportion of pores with radii of 1000-10000 is at least 50%. The preferred content in the framework of insoluble sulfuric acid compounds of vanadium (in terms of V 2 O 5 ) does not exceed 1.5% (wt.).
Достижение технической задачи наблюдается только для вышеуказанной пористой структуры каркаса катализатора при ограничении содержания в каркасе соединений ванадия, нерастворимых в серной кислоте до 4,0% (мас.).The achievement of the technical problem is observed only for the aforementioned porous structure of the catalyst frame while limiting the content of vanadium compounds insoluble in sulfuric acid to 4.0% by weight in the frame.
При нарушении оптимального соотношения доли пор в заданных интервалах снижается каталитическая активность во всем интервале температур.If the optimal ratio of the proportion of pores in the given intervals is violated, the catalytic activity decreases over the entire temperature range.
При повышении в каркасе содержания нерастворимых в серной кислоте соединений ванадия до более 4,0% (в расчете на V2O5) также снижается каталитическая активность во всем интервале температур.With an increase in the carcass content of vanadium compounds insoluble in sulfuric acid to more than 4.0% (based on V 2 O 5 ), the catalytic activity also decreases over the entire temperature range.
Известно, что реакция конверсии SO2 в SO3 происходит в расплаве активного компонента, распределенного на поверхности пор каркаса катализатора. При повышенных температурах катализа, когда скорости реакции велики, используются сравнительно крупные поры катализатора, образованные порами каркаса с радиусами более 1000 Е. В предлагаемом решении для повышения активности катализатора при 420-530°С увеличен по сравнению с прототипом объем пор каркаса с радиусами 1000-10000 Е, за счет ограничения объема более тонких пор с радиусами менее 1000 Е, необходимых при более низких температурах катализа (менее 420°С).It is known that the reaction of the conversion of SO 2 to SO 3 occurs in the melt of the active component distributed on the pore surface of the catalyst frame. At elevated catalysis temperatures, when the reaction rates are high, relatively large pores of the catalyst are used, formed by the pores of the frame with radii of more than 1000 E. In the proposed solution to increase the activity of the catalyst at 420-530 ° C, the pore volume of the frame with radii of 1000- 10000 E, due to the limitation of the volume of thinner pores with radii less than 1000 E, which are necessary at lower catalysis temperatures (less than 420 ° C).
Экспериментом было установлено, что уменьшение объема пор каркаса с радиусами менее 1000 наиболее эффективно в этом случае, если это уменьшение происходит за счет наиболее тонких пор этого диапазона, а именно пор с радиусами менее 75 .The experiment found that a decrease in the pore volume of the frame with radii less than 1000 most effective in this case, if this decrease occurs due to the thinnest pores of this range, namely, pores with radii less than 75 .
Предполагается, что одним из назначений этих наиболее тонких пор каркаса является стабилизация активного компонента в расплавленном состоянии при температурах менее 420°С, что в данном случае неактуально. Ранее авторами было установлено, что каркас катализатора удерживает, “блокирует” различное количество соединений ванадия.It is assumed that one of the purposes of these thinnest pores of the framework is to stabilize the active component in the molten state at temperatures less than 420 ° C, which is not relevant in this case. Previously, the authors found that the catalyst frame retains, “blocks” a different amount of vanadium compounds.
Показано снижение активности катализатора при 420 и 485°С при увеличении содержания в каркасе нерастворимых в серной кислоте соединений ванадия.A decrease in the activity of the catalyst at 420 and 485 ° C was shown with an increase in the content of vanadium compounds insoluble in sulfuric acid in the framework.
Механизм блокирования изучен недостаточно. Можно предположить, что блокирование выводит соединения ванадия из расплава активных компонентов, обедняя расплав каталитически активными веществами.The blocking mechanism is not well understood. It can be assumed that blocking removes vanadium compounds from the melt of active components, depleting the melt with catalytically active substances.
Настоящим изобретением предложено оптимальное соотношение пор различных размеров в каркасе и конкретизировано предельно допустимое содержание блокированных соединений ванадия, сочетание которых дает неожиданный эффект - расширение интервала эффективной работы катализатора от 420 до 530°С.The present invention has proposed an optimal ratio of pores of various sizes in the framework and specified the maximum permissible content of blocked vanadium compounds, the combination of which gives an unexpected effect - the expansion of the effective range of the catalyst from 420 to 530 ° C.
Процесс приготовления катализаторов описан в примерах.The process of preparation of the catalysts is described in the examples.
Методика отмывки катализатора от активных компонентов и получения каркаса была следующей.The method of washing the catalyst from the active components and obtain the frame was as follows.
Пробу прокаленного катализатора дробили, отделяли фракцию (-3+2) мм, заливали 5% раствором серной кислоты при соотношении Т:Ж - 1:20. После выдержки в течение 24 ч раствор декантировали (сливали) и операцию повторяли еще два раза с серной кислотой и затем дважды с водой. Далее твердый остаток сушили при 150°С до постоянного веса. В полученном таким образом каркасе определяли пористую структуру и содержание нерастворимых в серной кислоте соединений ванадия.A sample of the calcined catalyst was crushed, the fraction (-3 + 2) mm was separated, poured with a 5% sulfuric acid solution at a ratio of T: W - 1:20. After 24 hours, the solution was decanted (drained) and the operation was repeated two more times with sulfuric acid and then twice with water. Next, the solid residue was dried at 150 ° C to constant weight. In the framework thus obtained, the porous structure and content of vanadium compounds insoluble in sulfuric acid were determined.
Активность образцов катализатора в стандартных условиях определяли проточным методом в соответствии с ТУ 2175-001-12294550-2001 при CSO2 - 10% и объемной скорости 4000 ч-1 при температурах 420, 485, 530°С. Концентрацию SO2 на входе в реактор и на выходе из реактора определяли методом Рейха (барботируя пробу газа через титрованный раствор I2). Активность образцов выражали относительной величиной - по отношению к активности прототипа при соответствующих температурах.The activity of the catalyst samples under standard conditions was determined by the flow method in accordance with TU 2175-001-12294550-2001 at C SO2 - 10% and a space velocity of 4000 h -1 at temperatures of 420, 485, 530 ° C. The concentration of SO 2 at the inlet to the reactor and at the outlet of the reactor was determined by the Reich method (sparging a gas sample through a titrated solution of I 2 ). The activity of the samples was expressed by a relative value - in relation to the activity of the prototype at appropriate temperatures.
Характеристики пористой структуры анализировали методами ртутной порометрии и адсорбционными.The characteristics of the porous structure were analyzed by mercury porosimetry and adsorption methods.
Пример №1а и 1б. Катализатор готовили в основном аналогично прототипу. Носитель - гидрокремнегель - получали из разбавленного водой жидкого натриевого стекла осаждением серной кислотой при рН ~ 6. Гидрокремнегель отфильтровывали и промывали водой и определяли величину его удельной поверхности методом щелочного титрования (SNaгеля).Example No. 1A and 1B. The catalyst was prepared basically similar to the prototype. The carrier — hydrosilica gel — was obtained from liquid sodium glass diluted with water by precipitation with sulfuric acid at pH ~ 6. Hydro silica gel was filtered and washed with water and its specific surface was determined by alkaline titration (S Na gel).
Для получения катализатора к гидрокремнегелю добавляли растворы активных компонентов - серной кислоты и ванадата калия из расчета получения следующего состава катализатора, % (мас.): V2O5 - 8,0%, К2О -12,5%, SO3 - 15,9%, SiO2 - ост.%. Пульпу катализатора упаривали, порошок экструдировали при влажности ~ 40% гранулы сушили и прокаливали. Примеры 1а и 1б отличаются разбавлением жидкого стекла и температурой прокалки (см. табл.).To obtain a catalyst, solutions of the active components — sulfuric acid and potassium vanadate — were added to hydrosilicon gel based on the preparation of the following catalyst composition,% (wt.): V 2 O 5 - 8.0%, K 2 O -12.5%, SO 3 - 15.9%, SiO 2 - ost.%. The catalyst pulp was evaporated, the powder was extruded at a humidity of ~ 40%, the granules were dried and calcined. Examples 1A and 1B differ in the dilution of water glass and the temperature of calcination (see table.).
Примеры №2-8. Катализатор готовили в соответствии с прототипом за исключением следующих отличий.Examples No. 2-8. The catalyst was prepared in accordance with the prototype with the exception of the following differences.
Гидрокремнегель частично или полностью заменяли диатомитом из расчета получения в составе носителя заданного массового соотношения синтетического кремнезема и диатомита (в пересчете на сухое) Изменяли рН синтеза пульпы катализатора, температуру и время прокалки катализатора. Конкретные параметры получения катализатора по примерам и характеристики образцов приведены в таблице.Hydro silica gel was partially or completely replaced by diatomite based on the preparation of the specified mass ratio of synthetic silica and diatomite (in terms of dry weight) as a part of the carrier. The pH of the synthesis of catalyst pulp, the temperature and time of calcination of the catalyst were changed. The specific parameters for the preparation of the catalyst by examples and characteristics of the samples are shown in the table.
У прокаленного катализатора анализировали каталитическую активность при температурах 420, 485 и 530°С. Пробу прокаленного катализатора подвергали отмывке от активных компонентов по вышеприведенной методике, полученный каркас анализировали на пористую структуру и содержание ванадия.The calcined catalyst was analyzed for catalytic activity at temperatures of 420, 485 and 530 ° C. A sample of the calcined catalyst was washed from the active components according to the above procedure, the resulting framework was analyzed for the porous structure and content of vanadium.
Из данных таблицы видно, что активность катализатора с характеристиками, указанными в формуле изобретения, существенно выше, чем по прототипу.From the table it is seen that the activity of the catalyst with the characteristics specified in the claims is significantly higher than that of the prototype.
Claims (3)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003122273/04A RU2244590C1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | So2-into-so3 conversion catalyst |
UA20040907360A UA76317C2 (en) | 2003-07-22 | 2004-09-08 | Catalyst of conversion so2 into so3 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003122273/04A RU2244590C1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | So2-into-so3 conversion catalyst |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2244590C1 true RU2244590C1 (en) | 2005-01-20 |
RU2003122273A RU2003122273A (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=34978039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003122273/04A RU2244590C1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | So2-into-so3 conversion catalyst |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2244590C1 (en) |
UA (1) | UA76317C2 (en) |
Cited By (2)
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 |
-
2003
- 2003-07-22 RU RU2003122273/04A patent/RU2244590C1/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-09-08 UA UA20040907360A patent/UA76317C2/en unknown
Cited By (2)
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 |
---|---|
RU2003122273A (en) | 2005-02-10 |
UA76317C2 (en) | 2006-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2070089C1 (en) | Catalyst for selective oxidation of sulfur compounds and method for selective oxidation of sulfur compounds to elemental sulfur | |
CN102099323B (en) | The production method of oxyacetic acid | |
CN101678321B (en) | Preparation of palladium-gold catalysts | |
US20060135821A1 (en) | Catalysts for oxidation of methanol to formaldehyde | |
JPH01274843A (en) | Catalyst for treatment of gas effluence and method for treating the effluence | |
CN108067291B (en) | A kind of preparation method of honeycomb rare earth based denitration catalyst | |
US20070219090A1 (en) | Supported gold catalysts | |
JPH09503695A (en) | Catalyst for selectively oxidizing sulfur compounds to elemental sulfur, method for preparing the catalyst and method for selectively oxidizing sulfur compounds to elemental sulfur | |
CA1127620A (en) | Catalyst for oxidation of sulfur dioxide | |
RU2244590C1 (en) | So2-into-so3 conversion catalyst | |
JP4959927B2 (en) | Method for removing sulfur-containing compounds by direct oxidation | |
US20040127353A1 (en) | Nano-gold catalyst and process for preparing the same | |
CN112138714A (en) | Rolling sweet-ball-type molded sulfur-resistant low-temperature denitration catalyst and preparation method and application thereof | |
CN103357440B (en) | Modification method of alumina carrier as well as preparation method and application of silver catalyst supported by alumina carrier | |
WO2006033589A1 (en) | Catalyst for converting so2 into so3 | |
RU2242280C1 (en) | Sulfur dioxide-into-sulfur trioxide conversion catalyst | |
WO2006033588A1 (en) | Catalyst for converting so2 into so3 | |
RU2103058C1 (en) | Catalyst and method for treating gases containing sulfur compounds | |
CN102886273B (en) | A kind of carbon monoxide normal-temperature oxidation nano-silver and preparation method thereof | |
CN104525184B (en) | Chrome oxide catalyst used for NO room-temperature catalytic oxidation and preparation method thereof | |
CN1478597A (en) | Vanadium1 cesium enrironmental protection catalyst for producing sulfuric acid and its preparation method | |
CN112439451B (en) | Low-temperature sulfur-tolerant shift catalyst, and preparation method and application thereof | |
CN106166484A (en) | A kind of flue gas H2sCR denitration and preparation method thereof | |
CN113877605A (en) | Catalyst for oxidizing CO at low temperature and preparation method thereof | |
CN108686647B (en) | Low-temperature sulfur-resistant Mn-based SCR catalyst and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070313 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070918 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120723 |