Способ приготовления калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты

 

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАЛИЙЖЕЛЕЗНОГО РАСПЛАВЛЕННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ТЕРМОЛИЗА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ путем плавления сульфатного соединения калия и соединения железа (Ш), отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь реагентов и улучшения условий Труда, в ка 1естве соединения калия используют сульфат калия и соединения железа (Ш) сульфат железа (Ш), которые перед плавлением предварительно смешивают, нагревают до 400-450 С и выдерживают при этой температуре в течение 10-30 мин. . S

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3727464/23-04 (22) 30.12.83 (46) 23.08.85, Бюл. Р 31 (72) С.Ф.Гагарин, Б.Е.Шенфельд и Е.А.Ермаков (71) Пермский политехнический .инсти-. тут и Институт механики сплошных сред Уральского научного центра

АН СССР (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У С 01 В 17/90, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 1004260, кл. С 01 В 17/90, 1981, (l 9) (l l) (5!)4 В 01 J 37/00 35/12 23/78 (54) (57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАЛИЙЩЕЛЕЗНОГО РАСПЛАВЛЕННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ТЕРИОЛИЗА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ путем плавления сульфатного соединения калия и соединения железа (Ш), отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь реагентов и улучшения условий труда, в качестве соединения калия используют сульфат калия и соединения железа (Ш) сульфат железа (Ш), которые перед плавлением предварительно смешивают, о нагревают до 400-450 С и выдерживают при этой температуре в течение

10-30 мин.

77 (Fe>(SO<) > 9Н О) при 400-450 С и удаление воды также способствуют предотвращению газовыделений и выбросов расплава при плавлении смеси. о

При температуре ниже 400 С крис-. таллогидрат является термически .устойчивьж, и удаление воды из .твердой смеси в этих условиях не возможно. Верхний предел температуры обус. ловлен бурным разложением кристаллоо гидрата при температуре вьппе 450 С, что приводит к выбросам реакционной массы и потерям реагентов.

Время, необходимое для обеспечения полного разложения кристаллогидрата и удаления воды в зависимости от соотношения калия к железу, составляет 10-30 мин.

При осуществлении способа значительно улучшаются условия труда, предотвращается загазованность помещения, облегчается эксплуатация установки.

Пример 1. Катализатор готовят в лабораторном кварцевом реакторе диаметром" 30 мм и высотой 500 мм.

Предварительно смешивают 182,4 r сульфата железа (кристаллогидрата

Fe<(S0 )> 9Н О) и 377,6 г сульфата калия (соотношение К/Fe = 6,1).

1 11740

Изобретение относится к способам получения катализаторов термолиза серной кислоты в сернокислотном цикле получения водорода термоэлектрохимическим разложением воды. 5

Известен способ приготовления ката. лизатора для термолиза серной кислоты, представляющий собой расплав-окислитель из пиросульфата калия и пентаоксида ванадия, путем плавления пиро-10 сульфата калия и растворения в нем пентаоксида ванадия при постоянном барботаже через расплав воздуха. Для исключения выброса расплава из реакционного аппаратаобразующийся газами 15 пентаоксид,ванадия вводят порциями в количестве 3-6Х от веса пиросульфата калия при 550-600 С (11 .

Недостатком данного способа является выделение из расплава токсичных 211 газов: сернистого и серного ангидридов и паров пентаоксида ванадия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ при- 25 готовлення калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты путем расплавления при 600-650 С оксида железа (Ш) в расплавленном пиросульфате калия при ЗО соотношении калия к железу 4-10 (2j .

Недостком известного сйособа является то, что приготовление катализатора сопровождается интенсивным газовыделением как за счет испарения воды, содержащейся в оксиде железа (Й),. так и за счет разложения пиросульфата калия.

Газовыделение создает сильную за-газованность помещения в процессе работы и способствует выбросам рас,плава, приводящим к значительным .потерям реагентов. Все это затруд няет приготовление катализатора точ-, I ного состава и усложняет эксплуатацию установки.

Цель изобретения — уменьшение потерь реагентов и улучшение условий труда. плавлением предварительно смешивают, нагревают до 400-500 С и выдерживают о при этой температуре в течение !О30 мин.

Реализация способа позволяет значительно уменьшить потери реагентов, поскольку плавление смеси сульфата калия и сульфата трехвалентного железа не сопровождается гаэовыделениями и выбросами расплава. Это связано с тем, что сульфат трехвалентного железа в смеси с сульфатом калия при температуре плавления практически не диссоциирует, а другой возможный источник газовыделений — пиросульфат калия, разлагающийся с выделением триоксида серы, в смеси отсутствует.

Разложение кристаллогидратной формы сульфата трехвалентноro железа

Указанная цель достигается тем, 511 что согласно способу приготовления калий-железного расплавленного катализатора для термолиза серной кислоты путем ппавления сульфатного соединения калия и соединения железа (Ш),в каче-.. стве соединения калия используют сульфат калия и соединения железа (Ш) сульфат железа (Ш), которые перед

Полученную смесь засыпают в квар. цевый реактор и помещают в печь ДЛя прокалки. После прокаливания в течение 10 мин при 400 С смесь плавят при 625 С..Расплавленный до образования гомогенной жидкой смеси катализатор выливают в поддон. После застывания расплав взвешивают. Потеря реагентов составляет 17..

Температура Время о прокалки, С прокалки, мин

Соотношение, К/Ре, моль/моль

Степень разложения серной кислоты до

S0 Х

Катализ атор по примеру

Исходная Каталимесь затор

8

4,6

4,6

5,2.

450

89 ° 1

89,4

81 3

L м

4,6

4.6

4.6

Составитель Н. Всесвятская

Редактор Л. Зайцева Техред N.Пароцай КорректорJI. Вескид

Тираж 541

Подписное

Заказ 5095/7

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 I

Пример 2. Катализатор готовят по примеру 1. Смесь прокаливают при 400 С в течение 30 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет

0,9Х.

Пример 3. Катализатор готовят по примеру 1. Смесь прокаливают при 400ОС в течение 20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет

0,85Х.

Пример 4. Катализатор готовят по примеру 1 ° Смесь прокаливают при 450 С в течение 20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет

0,80Х.

Пример 5. Катализатор готовят по примеру 1, но навески кристаплогидрата сульфата железа (Ш) и сульфата калия составляют соответственно 232,0 .и 328,0 г (соотношение

К/Fe = 4,6) . Полученную смесь прокаливают при 425 С в течение 10 мин, а затем плавят при 680 С. Потеря >. реагентов составляет 0,92Х.

Пример 6. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь о прокаливают прн 425 С в течение

30 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,90Х.

Пример 7. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 425ОС в течение

20 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,86Х.

Пример 8. Катализатор готовят по примеру 5. Полученную смесь прокаливают при 450 С в течение

30 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет 0,80Х, 174077 4

Пример 9.(для сравнения).

Катализатор готовят по примеру

Полученную смесь прокаливают при

- 380 С в течение 40 мин, а затем пла5 вят. Потеря реагентов составляет

1,5Х.

Пример 10 (для сравнения).

Катализатор готовят по примеру 5.

Полученную смесь прокаливают при

10 470 С в течение 8 мин, а затем плавят. Потеря реагентов составляет З,ОХ. Пример 11 (известный).

41,4 r Fe>Oy и 401,6 гK

Испытание полученных образцов катализатора, проводят в барботажном реакторе диаметром 30 мм и высотой

400 мм. Высота слоя расплава состав- "

25 ляет 30 мм, концентрация серной кислоты 85 мас.Х, температура термолиза

900 С. На выходе из реактора определяют концентрацию диоксида серы йодометрическим методом и рассчитывают

З0 степень разложения серной кислоты до SO °

Результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ получения катализатора позволяет значительно увеличить выход катализатора, улучшить условия труда, исключая газовыделение из расплава агрессивных вешеств.