Катализатор для окисления сернистого ангидрида

 

OllHCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;111 594996

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2306911/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень 1че 8 (45) Дата опубликования описания 30.03.78 (51) М. Кл. В 01J 35/02

Гасударственный комитет

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

Н. И. Суслов, В. И. Малкиман, Г. Д. Буров, А. Е. Соколов, В. Д, Бокаш и А. С. Бал акаев (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО

АНГИДРИДА

Изобретение относится к области производства катализаторов, в частности ванадиевых катализаторов для окисления сернистого ангидрида.

Известен катализатор для этого процесса в виде цилиндра, у которого наружная ребристая поверхность к одному из торцов плавно переходит в гладкий цилиндрический поясок (11.

Ближайшим известным решением является катализатор, выполненный в виде цилиндра с наружным диаметром, равным высоте, например, 8 мм, и сквозным коаксиальным отверстием диаметром, например, 3 мм (2).

Однако этот катализатор имеет недостаточную механическую прочность 2 — 2,5 кгс/образец и довольно высокое гидравлическое сопротивление — 420 мм вод. ст.

Цель изобретения — увеличение механической прочности и снижение гидравлического сопротивления катализатора.

Это достигается тем, что катализатор выполнен в виде цилиндра с наружным диаметром, равным высоте, имеет глухое коаксиальное отверстие с опорной диафрагмой и проходную канавку на одном или обоих торцах, причем диаметр коаксиального отверстия равен 0,3 — 0,5 наружного диаметра, толщина стенки диафрагмы — 0,2 — 0,4 наружного диаметра и площадь сечения проходных канавок равна 0,05 — 0,1 квадрата наружного диаметра.

Существенным отличием предлагаемого катализатора является то, что коаксиальное отверстие в нем глухое с опорной диафрагмой и катализатор имеет проходную канавку на одном илп обоих торцах, причем диаметр коаксиального отверстия равен 0,3 — 0,5 наружного диаметра, толщина стенки диафрагмы—

10 0,2 — 0,4 наружного диаметра и площадь сечения проходных канавок равна 0,05 — 0,1 квадрата наружного диаметра.

Опытами установлено, что контактирующий газ проникает в глубину (в толщину) стенки катализатора примерно на 1,25 мм, более глубинные части элемента катализатора оказываются бесполезными. Этим обусловлена размерная характеристика известного катализаторр а — 8 >< 3;(8.

20 Центральное отверстие используется для снижения гидравлического сопротивления слоя, т. е. одному пз основных условий, предьявляемым к катализаторам, уложенным слоем (толщпна слоя доводится до 1000 мм).

25 Сквозные отверстия в катализаторе гидравлическое сопротньлсние слоя практически снижают незначительно. Происходит это потому, что лишь 12 — 15",, колец прн засыпании нх в сло11 лохкатся Г>ертпкал1но, т. е. в положение, 30 доступное для прохода газов по центральному

594996

Таблица 1

Диаметр сквозного или глухого коаксиального отверстия, мм

Площадь сечения проходной канавки, мм

Толщина стенки опорной диафрагмы, мм

Катализатор

0,06 D -

0,06 Ю

0,10 D2

0,3 D

0,37 D

0,5 D

0,2 D

0,25 D

0,3 D

Таблица 2

Катализатор

0,6

0,8

1,0

Известный

Предлагаемый

260

620

420

III

215

340

500 отверстию в кольце, а 85 /в ложатся горизонтально — в положение, мало доступное для вертикального движения газов и не оказывающее существенного влияния на снижение гидравлического сопротивления слоя.

На фиг. 1 — 3 показан предлагаемый катализатор в 3-х проекциях.

Катализатор представляет собой цилиндр 1 с коаксиальным глухим отверстием 2, заканчивающимся опорной диафрагмой 3. На торцовых поверхностях цилиндра 1 имеются канавки 4.

Действительно диаметрально противоположные канавки 4 на торцовых поверхностях цилиндра 1 при горизонтальном преимущественном положении элементов катализатора в слое будут направлены (по крайней мере, одна из двух) вертикально (или, допустим, обе наклонно), что реально увеличивает живое сечение слоя на 10 — 12 / и, следовательно, позволяет пропустить при неизменных скоростях

Одновременно проводились испытания известного катализатора.

Катализаторы получают путем прессования из сульфованадиевой на силикагеле катализаторной массы — СВС с обычной влажностью

30% на типовом роторном автомате, в котором часть обычного инструмента заменяют на опытный — соответственно форме предлагаемого катализатора.

При испытаниях проверяют механическую

Снижение гидравлического сопротивления в среднем на 200 позволит сократить соответственно расход электроэнергии или повысить производительность контактных аппаратов по крайней мере на 10 — 12%. движения больше газа, т. е. поднять производительность контактных аппаратов, например, в производстве серной кислоты на те же 10—

12%. Этому же способствует увеличение гео5 метрической поверхности элемента катализатора примерно на 7%.

3а счет глухого коаксиального отверстия в предлагаемом катализаторе образуется опорная перегородка-диафрагма, которая сущест10 венно повышает механическую прочность элемента (на раздавливание) и снижает вероятность раздавливания элементов катализатора при транспортировке и под нагрузкой в слое.

15 Снижение вероятности раздавливания элементов под нагрузкой непосредственно приводит к удлинению срока службы катализатора в контактных аппаратах.

Типы предлагаемого катализатора представ20 лены в табл. 1. Наружный диаметр D равен высоте. прочность на раздавливание (нагрузка прилагается на образующую), гидравлическое сопротивление слоя и каталитическую активность, 35 Гидравлическое сопротивление слоя катализаторов проверяют в колонке диаметром

150 мм, с высотой слоя 1 м, при скорости воздуха 0,5; 0,8; 1,0 м/с.

Результаты испытания представлены в

40 табл. 2.

Гидравлическое сопротивление слоя, мм вод. ст., при скорости воздуха в колонке, м/с

Каталитическую активность слоя катализаторов определяют в модельной каталитической установке, имитирующей работу слоя реального контактного аппарата для окисления сер65 нистого ангидрида. Объем слоя загруженного

594996

Таб.тица 3

Катализатор

Показатели известный предлагаемый

Габаритные размеры, мм

Поверхность, см

Толщина стенок, мм

Объем массы элемента, см

Плотность массы элемента, г,см

Вес, г

Механическая прочность на раздавливание, кгс/образец

Гидравлическое сопротивление слоя катализатора высотой один метр при скорости 0,8 M/с, мм вод. ст.

8)(8

3,61

2 5

0,343

1,3

0,45

2 — 2,5

8>(8

4,00

2 5

0,337

1,36

0,46

5,7 — 6,3

420

350 виде цилиндра с наружным диаметром, равным высоте, и коаксиальным отверстием, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения механической прочности и снижения гид5 равлического сопротивления, коаксиальное отверстие является глухим с опорной диафрагмой, и катализатор имеет проходную канавку на одном или обоих торцах, причем диаметр коаксиального отверстия равен 0,3 — 0,5 наруж10 ного диаметра, толщина стенки диафрагмы—

0,2 — 0,4 наружного диаметра н площадь сечения проходных канавок равна 0,05 — 0,1 квадрата наружного диаметра.

1. Лвторское свидетельство СССР № 115897. кл. В Old 53/20, 1958.

20 2. Ванадневые катализаторы для производства серной кислоты, М., Госхимнздат, 1963, с. 114 — 144. катализатора составляет 400 см, высота слоя составляет 350 мм, температура на входе в слой 380 — 390 С.

Используют газовую смесь в количестве

24 л/мин, имеющую состав, %. .SO> 7, Оз 11, азот — остальное.

Степень окисления при загрузке известного катализатора размером 8 (8)<3 составляет

75 — 770 ; степень окисления предлагаемого катализатора — 76 — 79 /о.

Механическая прочность предлагаемого катализатора на 240% выше, чем известного, что объясняется наличием в предлагаемом катализаторе опорной диафрагмы.

Далее представлена таблица с характеристиками известного и предлагаемого катализаторов.

Характеристики известного и предлагаемого катализаторов представлены в табл. 3.

Формула изобретения

Катализатор для окисления сернистого ангидрида на основе ванадия, выполненный в

Источники информации, прпнятые во внимание прп экспертизе

594996

Риг. 2

Риз. 1

Ул тач

Составитель Л. Белоус

Текрсд А. Камышникова

Корректор Л. Котова

Редактор Т. Никольская

Г1одписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 824,/12 Изд. ¹ 282 Тираж 964

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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