SU1824235A1

SU1824235A1 - Method for producing high-temperature catalyst for oxidation of sulfur dioxide

Info

Publication number: SU1824235A1
Application number: SU914933132A
Authority: SU
Inventors: Vasilij M Borisov; Dmitrij O Ivanov; Zinaida P Kondrateva; Nadezhda V Kudrina; Aleksandr D Ionov; Vladimir N Mazanik; Vitalij P Bukalov
Original assignee: Nii Udobreniyam I Insektofungi
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1993-06-30

Description

Изобретение относится к способу получения катализатора на природном носителе для высокотемпературного окисления диоксида серы.The invention relates to a method for producing a catalyst on a natural carrier for the high-temperature oxidation of sulfur dioxide.

Цель изобретения - снижение себестоимости катализатора и расширение сырьевой базы.The purpose of the invention is to reduce the cost of the catalyst and the expansion of the raw material base.

Сущность описываемого способа заключается в следующем. Высокую эффективность диатомиту, как основе термостабильного активного катализатора, придают панцири диатомитовых водорослей, состоящие из опаловых створке размером 0,01-0,05 мм с высокой удельной поверхностью (20-30 м²/г). Однако присутствие глинистых минералов резко снижает активность катализатора на природном носителе, что связано с закупориванием пор катализатора. При прокаливании диатомита при 600-1000°С в зависимости от содержания глинистых минералов происходит разложение слюдистых минералов на оксиды с размерами частиц близкими к рентгеноаморфным, что подтверждено рентгенографическим анализом. Варьируя температурой прокалки в указанных диапазонах при различном содержании в диатомите глинистых минералов (10-30 мас.%) возможно получить структуру пор, необходимую для создания активного термостабильного катализатора на носителе с повышенным содержанием оксида алюминия. Температура предварительного прокаливания ниже 600°С не изменяет структуру пор и незначительно влияет на активность катализатора, независимо от содержания глинистых минералов. С повышением температуры прокаливания выше 600°С интенсифицируется воздействие температур на глинистые минералы, При невысоком содер1824235 А1 жании глинистых минералов 10-20 мас.% достаточно более низких температур прокалки в соответствии с указанной зависимостью, которые обеспечивают необходимую структуру носителя. Например, предварительное прокаливание Инзенского диатомита с содержанием 20 мас.% глинистых минералов при температуре 800°С, позволяет получить структуру, при которой объем пор получаемого катализатора увеличивается по сравнению с катализатором на непрокаленном носителе со 129,2 мм³/г до 410 мм³/г, а пористость катализатора повышается с 13,4% до 49,7%. При высоком содержании глинистых минералов (20-30 мас.%) необходимо более интенсивное термическое воздействие на природный носитель до 1000°С для получения активного катализатора. Предварительное прокаливание глинистого диатомита выше 1000°С ведет не только к разложению слюдистых минералов, но и к кристаллизации аморфного Ог в кристаболит с резким снижением пористости катализатора и использование такого носителя для получения катализатора не эффективно. Прокаливание диатомита с содержанием глинистых менее 10 мас.% незначительно влияет на активность катализатора и прокалка не имеет смысла. При содержании глинистых минералов в диатомите более 30 мас.% не зависимо от температуры прокаливания не удается пол учить катализатор с активностью_;удовлегворяющей промышленность, что отражено в примере.The essence of the described method is as follows. The high efficiency of diatomite, as the basis of a thermostable active catalyst, is given by the shells of diatomaceous algae, consisting of an opal sash of 0.01-0.05 mm in size with a high specific surface area (20-30 m ² / g). However, the presence of clay minerals sharply reduces the activity of the catalyst on a natural carrier, which is associated with clogging of the pores of the catalyst. When calcining diatomite at 600-1000 ° С, depending on the content of clay minerals, mica minerals decompose into oxides with particle sizes close to X-ray amorphous, which is confirmed by X-ray analysis. By varying the calcination temperature in the indicated ranges for various clay minerals (10-30 wt.%) In diatomite, it is possible to obtain the pore structure necessary to create an active thermostable catalyst on a support with a high content of alumina. The temperature of preliminary calcination below 600 ° C does not change the structure of the pores and slightly affects the activity of the catalyst, regardless of the content of clay minerals. With an increase in the calcination temperature above 600 ° C, the effect of temperatures on clay minerals is intensified. With a low content of clay minerals of 10-20 wt.%, Sufficiently lower calcination temperatures are in accordance with the indicated dependence, which provide the necessary support structure. For example, preliminary calcination of the Inzen diatomite with a content of 20 wt.% Clay minerals at a temperature of 800 ° C allows us to obtain a structure in which the pore volume of the resulting catalyst increases compared to a catalyst on an un-calcined support from 129.2 mm ³ / g to 410 mm ³ / g, and the porosity of the catalyst increases from 13.4% to 49.7%. With a high content of clay minerals (20-30 wt.%), A more intense thermal effect on the natural carrier up to 1000 ° C is necessary to obtain an active catalyst. The preliminary calcination of clay diatomite above 1000 ° C leads not only to the decomposition of mica minerals, but also to crystallization of amorphous Ohr into cristabolite with a sharp decrease in the porosity of the catalyst and the use of such a carrier to obtain a catalyst is not effective. Calcination of diatomite with clay content of less than 10 wt.% Slightly affects the activity of the catalyst and calcination does not make sense. When the content of clay minerals in diatomite exceeds 30 wt.%, Regardless of the calcination temperature, it is not possible to obtain a catalyst with activity _; satisfactory industry, as reflected in the example.

В соответствии с указанной зависимостью температуру предварительного прокаливания диатомита от содержания глинистых минералов можно представить в виде табл. 1.In accordance with the indicated dependence, the temperature of preliminary calcination of diatomite from the content of clay minerals can be represented in the form of a table. 1.

При атом использование температуры предварительного прокаливания ниже оптимальной не позволяет получить максимальной активности катализатора для данного носителя, а повышение температуры предварительного прокаливания природного носителя выше оптимальной не дает значительного повышения активности при увеличении затрат. Полученные данные подтверждаются табл.2.At an atom, the use of a preliminary calcination temperature below the optimum does not allow one to obtain maximum catalyst activity for a given support, and an increase in the preliminary calcination temperature of a natural carrier above the optimum does not significantly increase the activity with an increase in costs. The data obtained are confirmed by table 2.

Дополнительный эффект в формировании структуры пор играет степень измельчения прокаленного диатомита. Как показано в табл.З, наиболее эффективно исполъзо вать степень измельчения такую, чтобы не менее 40% частиц имело размер менее 10 микрон.An additional effect in the formation of the pore structure is played by the degree of grinding of calcined diatomite. As shown in Table H, it is most efficient to use a degree of grinding such that at least 40% of the particles have a size of less than 10 microns.

Пример. Глинистый диатомит предварительно измельчают до размера частиц менее 3 мм. прокаливают при заданной тем пературе (рассматриваемые температуры прокалки приведены в табл.2). измельчают таким образом, что не менее 40% частиц имеют размер менее 10 мкм. Далее измельченный прокаленный диатомит в количестве 56 г смешивают с 37,5 мл раствора ортованадата калия концентрацией 200 г УгОй/л и серной кислотой в количестве 30 г, что в пропорциях соответствует следующему составу катализатора: V2O5 - 7,5 мас.%, КгО 14 мас.%, SO3 - 23 мас.%, остальное природный носитель - диатомит (рассматриваемое содержание глинистых минералов в диатомите приведено в таблице 2). Полученную катализаторную массу формуют пугем экструзии в виде гранул диаметром 6 мм. сушат и прокаливают при температуре 550°С. Активность катализаторов при температуре конверсии SO2 в SO3 485°С в стандартных условиях для различного содержания глинистых минералов в природном носителе и его температуры прокалки приведена в табл.2.Example. Clay diatomite is pre-crushed to a particle size of less than 3 mm. calcined at a given temperature (the calcination temperatures under consideration are given in Table 2). crushed so that at least 40% of the particles have a size of less than 10 microns. Next, the crushed calcined diatomite in an amount of 56 g is mixed with 37.5 ml of a solution of potassium orthovanadate with a concentration of 200 g of carbon dioxide / l and sulfuric acid in an amount of 30 g, which in proportions corresponds to the following composition of the catalyst: V2O5 - 7.5 wt.%, KgO 14 wt.%, SO3 - 23 wt.%, the rest is a natural carrier - diatomaceous earth (the considered content of clay minerals in diatomite is given in table 2). The resulting catalyst mass is formed by extrusion pug in the form of granules with a diameter of 6 mm dried and calcined at a temperature of 550 ° C. The activity of the catalysts at a conversion temperature of SO2 to SO3 of 485 ° С under standard conditions for different contents of clay minerals in a natural carrier and its calcination temperature is given in Table 2.

Активность катализатора аналогично химического состава и условий получения при температуре конверсии SO2 в SO3 при 485°С в зависимости от степени измельчения прокаленного при 800°С Инзенского диатомита с содержанием 20 мае. % глинистых минералов представлена в таблице 3.The activity of the catalyst is similar to the chemical composition and production conditions at the conversion temperature of SO2 to SO3 at 485 ° С depending on the degree of grinding of the Inzen diatomite calcined at 800 ° С with a content of May 20. % clay minerals are presented in table 3.

Таким образом, настоящий способ позволяет использовать глинистый диатомит с низкой себестоимостью обширных запасов РСФСР при сохранении требуемой активности катализатора.Thus, the present method allows the use of clay diatomite with a low cost of extensive reserves of the RSFSR while maintaining the required catalyst activity.

Claims

Claim

1. A method of preparing a high-temperature catalyst for the oxidation of sulfur dioxide by preliminary calcining a natural carrier - diatomite, grinding and mixing with active components - compounds of vanadium, alkali metals and sulfuric acid, followed by molding, drying and heat treatment of the catalyst mass, characterized in that, with in order to reduce the cost of the catalyst and expand the raw material base, clay diatomite with a content of 10-30% clay minerals is used and the carrier is calcined in apazone 600-1000 ° C while maintaining the calcination temperature depending on the clay mineral content in the medium, expressed by the formula

T = 650 + 15 (X-10) ± 50, where T is the temperature of preliminary calcination of clay diatomite, ° C;

X is the content of clay minerals.

wt.%.

2. The method according to p. 1, characterized in that. that calcined clay diatomite after grinding contains at least 40% of particles with a size of less than 10 microns.

Table 1

The content of clay minerals in diatomite, wt.% The range of optimal temperatures for preliminary calcination of diatomite, ° C minimum maximum 10 600 700 fifteen 675 775 20 750 850 25 825 925 thirty 900 1000

table 2

Catalyst activity in% at a conversion temperature of SO2 to SO3 of 485 ° С under standard conditions depending on the content of clay minerals in wt.% And the temperature of preliminary calcination of clay diatomite

A place- Soder- Clay diatomite preliminary calcination temperature, ° С christmas nie clay burning stoy minerals, wt.% 500 600 700 750 800 850 900 1000 Kisatib- 8 87.5 87.7 88.6 88.8 88.7 88.2 88.0 88.0 85.0 ambulance 10 83.0 83.8 88.8 89.1 89.1 88.3 88.0 88.1 85.0 Inzen fifteen 79.0 79.5 83.1 85.1 87.7 87.7 87.1 86.3 84.2 ambulance 20 76.0 78.1 81.4 83.6 85,2 86.5 87.0 86.1 83.7 Irbit- 25 65.3 76.2 80.0 83.1 84.6 85.1 86.5 86.1 83.5 ambulance thirty 35 56.8 60,4 76.1 81.2 No more than 50% 81.6 82.3 83.0 84.0 83.8

Ί

The dependence of the activity of the catalyst on the degree of grinding, calcined at 800 ° C,

Inza diatomite with a content of 20 wt.% Clay minerals

Table 3

The number of particles of diatomite is less than 10 The activity of the catalyst at 485 ° C in μm,% dart conditions,% . Less than 20 84.1 More than 40 86.5 More than 60 86.6