Катализатор для окисления о в о

 

o n H С -и--жИЗОБРЕТЕНИЯ ((() 522852 союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.11.74 (21) 2074764/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 06.08.76 (51) М Кч В 01J 23 22

В 01J 23/78

Государственный комитет

Совета й1инистрав СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. К. Кохреидзе, А. Сарсенов, В. П. Салтанова, О, А. Синегрибова, Г. A. Ягодин, H. С. Торочешников, С. В. Иваненко и С. В. Липочкин (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ S02 в $0з

6 — 18

Остальное

Изобретение относится к производству катализаторов для окисления сернистого ангидрида в серный, в частности к производству ванадиевых катализаторов.

Известен катализатор для окисления SO2 в

$0з, содержащий VgOg или VOg, промотор, например Кз$04, KHSO4 или К ЯзОт, носитель и пластификатор — гипс (1).

Известен также катализатор для окисления SOg в $0з, содержащий соединение ванадия, промотированное фосфатом щелочного или щелочноземельного металла, на кизельгуре (2).

Известен также катализатор, содержащий пятиокись ванадия, промотированную бисульфатом калия, на носителе — белой саже со связующим — фосфатом алюминия (3).

Однако известный катализатор имеет недостаточно высокие активность и механическую прочность.

С целью повышения активности и механической прочности катализатора и снижения температуры зажигания в качестве связующего предлагаемый катализатор содержит фос фат устойчивого многоядерного соединения циркония при следующем содержании компонентов, вес. :

Пятиокись ванадия 8 — 10

Пиросульфат калия 33,5 — 41,9

Фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония

Белая сажа

10 По предлагаемому способу в шихту, состоящую из V Оз, K S От и белой сажи, в качестве связующего вводят гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония (молярное отношение фосфора к цирко15 нию составляет 0,1 6 — 1) .

Введение в шихту геля фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония на стадии формования придает катализатор ной массе хорошую формуемость. На этой ста20 дии гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония является пластификатором.

На стадии сушки катализатора происходит удаление химически связанной воды из геля

25 фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония, которое вызывает предварительное формирование пористой структуры катализатора при низкой температуре, 522852

55 б0 б5

Прокаливание катализаторной массы,до

300 С сопровождается частичным разложением геля фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония с выделением окислов азота. Этот факт рассматривается как дальнейшее формирование пористой структуры катализатора при высокой температуре. В этих двух послед них стадиях гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония выполняет роль порообразователя как низкотемпературного, так и высокотемпературного.

Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония получают путем добавления к водному раствору устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония концентрированной фосфорной кислоты с плотностью 1,83 г/см . Количество добавляемой воды для приготовления, водного раствора устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония постоянное и выбирается таким, чтобы получить достаточно пластичную катализаторную массу.

Количество добавляемой концентрированной фосфорной кислоты к водному раствору устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония также постоянно и составляет в пересчете на Р О 3 /о от веса катализатора.

Пример. 1. 50 г оксинитрата циркония растворяют в 300 мл воды и выдерживают в течение суток. Затем раствор выпаривают в водяной бане при температуре 80 — 85 С в течение 3 — 4 суток до получения твердой соли устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония. Полученное устойчивое многоядерное соединение нитрата циркония содержит 50,4 /о ЛгО . 13,8 г устойчивого многоядерного соединения нитрата циркония растворяют в 50 мл воды и добавляют 2,3 мл концентрированной фосфатной кислоты с плотностью 1,83 г/см . Образовавшийся гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония в количестве 68,0 г перемешивают с заранее приготовленной шихтой, которая содержит 10 г ЧгО .

41,9 г K S Oq и 38,1 r белой сажи с удельной поверхностью 50 м /г. Из приготовленной пластичной массы формуют методом экструзии гранулы, высушивают их при комнатной температуре 12 час и при 110 С в течение

6 час, затем поднимают температуру со скоростью 100 С/час до 300 С и выдерживают при этой температуре 1 час, после чего повышают температуру до 500 С и прокаливают в течение 5 час. На стадии сушки и прокаливания удаляются химически связанная вода и окислы азота.

Полученный катализатор имеет следующий состав, /о. О 10, К . 40 41,9, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 10, белая сажа 38,1.

Пример 2. Приготавливают гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных

4 компонентов (фосфорная кислота с плотностью 1,83 г/см в пересчете на Р О, устойчивое многоядерное соединение нитрата циркония в пересчете на ZrO, (P O ..О>.Н О=

=1: 1: 16,6) и в количестве 60,1 г перемешивают с шихтой, состоящей из 8 г VgOs, 33,5 г ITS 0> и 52,5 г белой сажи. Полученную катализаторную массу формуют, сушат и про.каливают.

Катализатор имеет следующий состав, "/о .

VgOg 8, KgSg0g 33,5, фосфат устойчивого мноядерного соединения циркония 6, белая сажа 52,5.

Пример 3. Приготавливают гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов: Р О . ZrO>.. Н О= 1: 2: 16,6 и в количестве 66,1 г перемешивают с шихтой (8 г О, 33,5 r K S O7, 49,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают.

Катализатор имеет состав, /о. V O> 8, К 5 07 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 9, белая сажа 49,5.

Пример. 4 Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов

Р О . ZrOg. Н,О=1: 3: 16,6 в количестве

72,0 r перемешивают с шихтой (8 г V Os, 33,5 г K S O7, 46,5 г белая сажа) . Полученную массу формуют, сушат и прокаливают.

Катализатор имеет состав, /О. О 8, K2SqO 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 42, белая сажа 46,5.

П р им е р 5. Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов

P О . ZrO . Н О=1: 4: 16,6 в количестве

77,9 г,перемешивают с шихтой (8 г V Os, 33,5 г KqS>Oq, 43,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают.

Катализатор имеет состав, /о. У О 8, KgSgOg 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 15, белая сажа

43,5.

Пример. 6. Гель фосфата устойчивого многоядерного соединения циркония при весовом соотношении исходных компонентов

Р О . ZrO . Н О = 1: 5: 16,6 в количестве

83,9 г перемешивают с шихтой (8 r Оь

33,5 г K>S O>, 40,5 г белая сажа). Полученную массу формуют, сушат и прокаливают.

Получают катализатор состава, /о . .V205

8, KgSgOg 33,5, фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония 18, белая сажа 40,5.

Степень превращения SO> в SO> на предлагаемом катализаторе определяют в стандартных условиях при содержании 1ОО/о SO в газовоздушной смеси при температурах

420 и 485 С и объемной скоросги 4000 час — .

522852

Формула изобретен 11 я

Параметры пористой структуры

Степень превращения прн, С б о а

И! и а

Ф ф о

И

С4 са м ж и

<ц l о о

И о о ъ o й( а

v д а о 1

z î

CO о

> о 4„ о а 8

v у Ю о о

1 о

Ф щ Ю

+ о

Ф о

С м ж

Ю 0

К о о о а о

420 485

36,6

51,0

38,0

30,0

28,3

88

81,0

90,0

84,2

80,0

79,0

152

125

14,3

17,7

15,2

10,8

4,97

3,1

33

36

22

9

7

12

16

0,41

0,51

0,44

0,36

0,32

0,30

6 — 18

Остальное

Насыпной вес полученного составляет 0,66 — 0,78 г/см . катализатора

Составитель Н. Путова

Редактор Т. Никольская Техред Т, Курилко Корректор Л. Котова

Заказ 1795/11 Изд. № 1544 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Результаты испытаний катализаторов, приготовленных по примерам 1 — 6, приведены в таблице.

Катализатор для окисления SO2 в SO3, содержащий пятиокись ванадия с промотором, 5 например пиросульфатом калия, белую сажу и связующее, от л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью повышения активности и механической прочности катализатора и снижения его температуры зажигания, в качестве связую10 щего катализатор содержит фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония при следующем содержании компонентов. вес. %:

Пятиокись ванадия 8 — 10

Пиросульфат калия 33,5 — 41,9

15 Фосфат устойчивого многоядерного соединения циркония

Белая сажа

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. № 116093, кл В Olj 11/52; 1958 r.

2. Германский патент № 649401, кл. 12g

25 11/46, 1937 г.

3. Авт. св. № 170915, кл. В Olj 11/82; 1965 г.