Шихта для приготовления ванадиевого катализатора окисления сернистого ангидрида

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) Шихта для приготовления ванадиевого катализатора окисления сернистого ангидрида.(57) Изобретение относится к составам щихт для приготовления катализаторов окисления сернистого ангидрида в производстве серной кислоты.Изобретение относится к составам шихт для приготовления катализаторов окисления сернистого ангидрида в производстве серной кислоты.Известен состав шихты (1) катализатора окисления 02 , мас. 6-7 У 2 О 59-10 К 2 О 2-3 СаО 56-62 102 18-19 сульфатов ( в пересчете на 03) не более 5 - (А 12 О 3 136203). Носителем в данной щихте является природный диатомит, содержащий полуторные окислы (А 12 О 3 и 136203) и СаО, а активным компонентом гидратированный оксид ванадия (У) в растворе пиросульфита калия.Недостатки состава данной шихты- низкая активность катализатора при низких температурах (10-20 при 410-420 С) за счет слабой подвижности атомов кислорода в полимерном анионе- низкая термостабильность (при 700 С - 24 часа) за счет использования диатомита, содержащего А 12 О 3,136203 и СаО, которые в процессе эксплуатацииЦСЛЬ ИЗОбрСТСНИЯ - ПОВЫШСНИС ЗКТИВНОСТИ КЗТЭЛИЗЭТОрЭ ПрИ НИЗКИХ температурах И СГО термостабильности.Шихта ДЛЯ ПрИГОТОВЛСНИЯ ванадиевого катализатора ОКИСЛЕНИЯ -ССрНИСТОГО ангидрида СОДСрЖИТ ГИДрОХИМИЧССКИ ЭКТИВИрОВЭННЫЙ НОСИТЕЛЬ ОТ переработки ОТрЗООТЗННЫХ ванадиевых КЭТЗЛИЗЗТОрОВ И активный КОМПОНСНТ, ВКЛЮЧЗЮЩИЙ СОСДИНСНИС ванадия И калия. ШИХТЭ. СОДСрЖИТ В КЗЧССТВС НОСИТСЛЯ И ЗКТИВНОГО КОМПОНСНТЭ.каталитическую пасту состава, мас. гидрохимически активированный носитель 65-70 оксосульфатованадаты калия 22,5-30,0дополнительно - силикагель при следующем соотношении компонентов, мас. каталитическая паста 70-80 силикагель 20-30катализатора взаимодействуют со щелочными металлами активного компонента, образуя А 1-К и Р еК квасцы, а кристаллизация квасцов внутри гранул приводит к их растрескиванию.Известна шихта для приготовления катализатора окисления сернистого ангидрида (2), содержащая,мас. 7,5-11,0 /2 О 5 7,26- 20,0 К 2 О, 0,27-6,26 11 а 2 О,25,53-36,6 03. 0,2-5,0 ПЭО остальное 102.Носителем в данной шихте является силикагель, а активным компонентом - поливанадаты калия в растворе сульфата калия.Основными недостатками состава являются- недостаточно высокая активность катализатора при низких температурах (при 410-420 С - 50-55) в результате такой же низкая подвижности атомов кислорода в полимерном анионе поливанадатов калия- низкая термостабильность (при 700 С - 18 часов) в результате рекристаллизации силикагеля при высоких температурах эксплуатации, что в своюочередь сопровождается понижением удельной поверхности катализатора И блокированием части активного компонента и приводят к падению активности катализатора.Наиболее близким к предлагаемому составу шихты по технической сущности и достигаемому результату является состав шихты катализатора (3), содержащий,мас. 65-70 гидрохимически активированный носитель (ГХАН), 6-7 /205 9-10 К 20 18-19 03 .Г ХАН представляет собой Кремнезем (диатомит,силикагель или их смесь в любых соотношениях) , не содержит полуторнь 1 х окислов и получается при переработке отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства.Основными недостатками данного состава шихты являются- низкая активность при низких температурах (при 420 С- 36,6), так как активный компонент аналогичен составу шихты (1), однако более высокая удельная поверхность Г ХАН (20-25 м 2/г) позволяет достигать более высокую каталитическую активность нежели в (1), где диатомит имеет удельную поверхность 3-5 м 2/г- Низкая термостабильность (при 700 С- 24 часа). Разрешение в процессе эксплуатации катализаторов,полученных на данного состава шихты происходит в результате значительной разности в коэффициентах термического растирания ГХАН и активного компонента.Цель изобретения - повышение активности катализатора при низких температурах и его термостабильности.Указанная цель достигается тем, что шихта для приготовления ванадиевого катализатора окисления сернистого ангидрида, содержащая гидрохимически активированный носитель от переработки отработанных ванадиевых катализаторов и активный компонент, согласно изобретению,содержит в качестве носителя и активного компонента каталитическую пасту состава, мас.гидрохимически активированный носитель 65-70оксосульфатованадаты натрия 5-7,5 и дополнительно - силикагель при следующем соотношении компонентов, мас.Используемая каталитическая паста представляет собой гомогенную смесь гидрохимически активированного носителя (ГХАН),полученного при переработке отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства, с оксосульфатованадатами калия и натрия. Подобная каталитическая паста может быть получена в технологии переработки отработанных ванадиевых катализаторов, либо осаждением указанных соединений на гидрохимически активированном носителе.стабильными структурными свойствами, что позволяет избежать рекристаллизацииАктивным компонентом в каталитической пасте являются оксосульфатованадаты калия и натрияНад/О, ( 04) 11 а/02504), содержащие ванадий в катионной форме УО , в отличие от /1/, имеющих ванадий в виде полимерного аниона 01120312 УЬОИ 575013 УШОЖ), что обеспечивает высокую подвижность атомов кислорода и, соответственно,высокие каталитические свойства катализатора при низких температурах эксплуатации и позволяет достигать значения каталитической активности при 420 С - 64-68.Вводимый дополнительно в состав предлагаемой шихты силикагель, обволакивает частицы каталитической паста, образуя пленку. При этом разность в коэффициентах термического расширения ГХАН и активного компонента нивелируется в результате послойного строения частиц шихты (на основу ГХАН нанесены оксосульфатованадаты калия и натрия и сверху гидроксилированные полимерные частицы силикагеля), Это позволяет повысить термостабильность катализатора,предотвращая растрескивание гранул катализатора и их разрушение в процессе эксплуатации.- При введении в состав шихты каталитической пасты 70 мас. соответственно уменьшается содержание в ней оксосульфатованадатов калия ( 22,5 мас. и натрия ( 5 мас.), что недостаточно для полного покрытия частиц гидрохимически активированного носителя даже мономолекулярным слоем и приводит к снижению активности катализатора при низких температурах.Одновременно уменьшение содержания каталитической пасты в шихте приводит к увеличению содержания силикагеля 30 мас.. При этом образуется плотное покрытие частиц каталитической пасты силикагелем, что и приводит к нарушению структурного равновесия, протеканию рекристаллизации силикагеля с образованием ос кварца И (Х, И В кристаболита И, СООТВСТСТВСННО, падению термостабильности.При увеличении содержания каталитической пасты 80 мас. в шихте, соответственно,уменьшается количество силикагеля ( 20 мас.) ,что недостаточно для полного покрытия частиц каталитической пасты и полного нивелирования разности в коэффициентах термического расширения,что и приводит к растрескиванию гранул и образованию пыли в слое в процессе эксплуатации катализатора, т.о. термостабильность катализатора падает.Кроме того, при повышении содержания каталитической пасты, соответственно, возрастает содержание в шихте оксосульфатованадатов калия( 30 мас.) и натрия ( 7,5 мас.), что способствует рекристаллизации кремнеземистого носителя за счет образования силиката натрия - стеклофазы и приводит и падению термостабильности катализатора.Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения шихта содержит в качестве носителя и активного компонента каталитическую пасту состава, мас.гидрохимически активированный носитель 65-70 оксосульфатованадаты калия 22,5 - 30 оксосульфатованадаты натрия 5 - 7,5и дополнительно - силикагель при следующем соотношении компонентов, мас.позволяет достичь поставленную Цель получить катализатор с высокой активностью при низких температурах (при 410-420 С - - 64-66, по прототипу 36,6) и термостабильностью (при 700 С- 34-36 часов, по прототипу - 24 часа).Примеры составов шихт по предлагаемому изобретению.Каталитическую ласту, используемую в предлагаемых составах шихт в качестве носителя и активного компонента, получали при переработке отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства .Термостабильность катализатора определяли по известной методике Верескова выдержкой гранул при температуре 700 С в токе газа 10-ного 02. Время определяли по сохранению активности катализаторов До 90-ной исходной.Пример 1. Для приготовления каталитической пасты 100 г отработанных ванадиевых катализаторов, содержащих, мас. У - 3,3 К - 7,5 Ма - 1,5 102 - 52,7 выщелачивали раствором 50 г/л серной кислоты при ТЖ 14 в присутствии восстановителя - ионов ванадия (111) (СУЗ - 0,84 г/л), температуре 60 С в течение 30 минут.Затем полученную пульпу нейтрализовали 0,06 л 20 раствора едкого калия.Нейтрализованную пульпу обрабатывали 0,022 л пероксиДа водорода (З 0-ный раствор) и вводили 0,13 г пентоксида ванадия.Затем пульпу гидролизовали кипячением в течение 30 минут и отфильтровывали.После фильтрации получили каталитическую пасту, имеющую фазовый состав по основным компонентам, мас 70,0 - гидрохимически активированный носитель, 22,5 (КЗУО, (04), 10702504) 7,5 ( 11 аз/02(04)2 Ма/02 04).Шихту готовили следующим образом 74,4 г (75 мас/) полученной каталитической пасты влажностью 85 мас. смешивали с 28,2 г ( 85 мас.) свежеосажденного силикагеля (влажность 100). Полученную шихту формовали, сушили при 120 С и прокаливали при 500 С. Получили 56,7 г катализатора, имеющегоКаталитическую пасту готовили аналогично примеру 1.Шихту готовили следующим образом 180 г (70 мас.) каталитической пасты (влажность 80),имеющей фазовый состав по основным компонентам,мас, 65 гидрохимически активированный носитель 30 (К 3/02 (04)2 10102504) 5,0 (11 аз/02 (04)2 11 а/0204) смешивали с 85,7 г (30 мас.) силикагеляПолученную шихту формовали, сушили при 130 С и прокаливали при 55000 Получено 142.8 г катализатора, который имел следующие характеристики .Каталитическую пасту готовили аналогично примеру 1.Шихту готовили следующим образом 110,4 г (80 мас.) каталитической пасты (влажность 85),имеющей фазовый состав по основным компонентам,мас. 68 - гидрохимически активированный носитель, 26,0 (К 3/02(04)2 КУ 02504, 60Полученную Шихту формовали, сушили при 140 С и прокаливали три 60000 Получили 74,6 г катализатора, который имел следующие характеристикиАктивность катализатора, приготовленного ив предлагаемого состава шихты, при высоких температурах (480-49000) сохраняется на уровне прототипа (89,4).Шихта для приготовления ванадиевого катализатора окисления сернистого ангидрида,содержащая гидрохимически активированный носитель от переработки отработанных ванадиевых катализаторов и активный компонент, включающий соединения ванадия и калия, отличающаяся тем, что,с Целью повышения активности катализатора при низких температурах и его термостабильности, шихта содержит в качестве носителя и активного компонента каталитическую пасту состава, мас.гидрохимически активированный носитель - 65-70Составитель Н.С.Путова Верстка МП КРИЦ - А.Н. Шанин, А.В.ШевЧеНко Ответственный за выпуск ЭЗ. Фаизова