Каталізатор конверсії so2 у so3

1. Каталізатор конверсії SO2 у SO3, що містить активні компоненти - оксиди ванадію, лужного металу, сірки і кремнеземистий каркас, що сформований із природного та/або синтетичного кремне C2 1 3 76317 4 знятися від носія готового каталізатора, тобто карМіж сукупністю ознак винаходу і технічним рекаса. зультатом, якого можна досягти при його реалізаПрототипом запропонованого каталізатора є ції, існує причинно - наслідковий зв'язок. каталізатор конверсії SO2 у SO3, що містить оксиди Відомо, що реакція конверсії SO2 у SO3 відбуванадію, лужного металу (K, Na, Rb, Cs), сірки, на вається в розплаві активного компонента, розподікремнеземистому носії [Патент РФ №2162367, леного на поверхні пор каркаса каталізатора. При 2000p.]. Носій товарного каталізатора або каркас підвищених температурах каталізу, коли швидкості містить пори з радіусами від 100 до 100000Å, при реакції великі, використовуються порівняно великі цьому частка пор з радіусами 1000-10000Å склапори каталізатора, утворені порами каркаса з радає від 5 до 70%. При цьому каркас каталізатора діусами більше 1000Å. У пропонованому рішенні формується з природного чи синтетичного кремдля підвищення активності каталізатора при 420незему чи їхньої комбінації. Під каркасом каталіза530°С збільшено у порівнянні з прототипом обсяг тора автори розуміли реальну структуру носія, що пор каркаса з радіусами 1000-10000Å за рахунок пройшов усі стадії одержання каталізатора (вклюобмеження обсягу більш тонких пор з радіусами чно формування і прожарювання) - тобто готового менше 1000Å, необхідних при більш низьких темкаталізатора після видалення з нього кислоторозпературах каталізу (менше 420°С). чинних активних компонентів шляхом екстрагуЕкспериментом було встановлено, що зменвання сірчаною кислотою. Відомий каталізатор шення обсягу пор каркаса з радіусами менше має високу активність у широкому діапазоні тем1000Å найбільш ефективне в цьому випадку, якщо ператур: від 405°С до 485°С. Це досягається за це зменшення відбувається за рахунок найбільш рахунок доцільного хімічного складу, наявності пор тонких пор цього діапазону, а саме пор з радіусаіз широким діапазоном радіусів і раціонального ми менше 75Å. співвідношення пор різних розмірів у структурі карПередбачається, що одним із призначень цих каса. найбільш тонких пор каркаса є стабілізація активНедоліком даного об'єкта є недостатньо висоного компонента в розплавленому стані при темка активність при температурах рівних та вищих за пературах менше 420°С, що в даному випадку не є 485°С. актуальним. Раніше авторами було встановлено, Технічна задача винаходу - поліпшення ексщо каркас каталізатора утримує («блокує») різні плуатаційних характеристик каталізатора, що пракількості сполук ванадію. Показано зниження актицює в зонах реактора при середніх і максимальних вності каталізатора при 420 і 485°С при збільшенні температурах, шляхом підвищення активності при вмісту в каркасі нерозчинних у сірчаній кислоті температурах 420-530°С. сполук ванадію. Поставлена технічна задача вирішується тим, Механізм блокування вивчений недостатньо. що у каталізаторі конверсії SO2 y SO3, що містить Можна припустити, що блокування виводить споактивні компоненти - оксиди ванадію, лужного мелуки ванадію з розплаву активних компонентів, талу (K, Na, Rb, Cs), сірки і кремнеземистий карзбіднюючи розплав каталітично активними речокас, сформований із природного та/або синтетичвинами. ного кремнезему і включає пори з радіусами до Згідно з цим винаходом запропоновано опти65000Å, а вміст не розчинних у сірчаній кислоті мальне співвідношення пор різних розмірів у карсполук ванадію (у перерахуванні на V2O5) не перекасі і конкретизовано гранично припустимий вміст вищує 4,0% (мас), новим є те, що в каркасі частка блокованих сполук ванадію, поєднання яких дає пор з радіусами 1000-10000Å складає не менше несподіваний ефект - розширення інтервалу ефек35%, частка пор з радіусами менше 1000Å складає тивної роботи каталізатора від 420 до 530°С. не більше 60%, у тому числі частка пор з радіусаПроцес приготування каталізаторів описано у ми менше 75Å складає не більше 9%. прикладах. Методика відмивання каталізатора від Відмінністю каталізатора, що заявляється, є активних компонентів і одержання каркаса була також те, що в каркасі частка пор з радіусами метакою. нше 1000Å переважно складає не більше 40%, а Пробу прожареного каталізатора подрібнювачастка пор з радіусами 1000-10000Å складає не ли, відокремлювали фракцію (-3+2)мм, заливали менше 50%. 5% розчином сірчаної кислоти при співвідношенні Іншою відмінністю каталізатора, що заявляТ:Р=1:20. Після витримування протягом 24 годин ється, є те, що вміст у каркасі не розчинних у сіррозчин декантували (зливали) і операцію повточаній кислоті сполук ванадію (у перерахуванні на рювали ще два рази із сірчаною кислотою, а потім V2O5), переважно не перевищує 1,5% (мас.). двічі з водою. Далі твердий залишок сушили при Досягнення технічного результату спостеріга150°С до постійної ваги. В отриманому в такий ється тільки для вищевказаної пористої структури спосіб каркасі визначали пористість структури і каркаса каталізатора при обмеженні вмісту в карвміст нерозчинних у сірчаній кислоті сполук ванакасі сполук ванадію, нерозчинних у сірчаній кислодію. ті, до 4,0% (мас.). Активність зразків каталізатора в стандартних При порушенні оптимального співвідношення умовах визначали за проточним методом відповічастки пор у заданих інтервалах знижується катадно до ТУ 2175-001-12294550-2001 при концентлітична активність у всьому інтервалі температур. рації CSO2 - 10% і об'ємній швидкості 4000 година-1 При підвищенні в каркасі вмісту нерозчинних у при температурах 420, 485, 530°С. Концентрацію сірчаній кислоті сполук ванадію до більше 4,0% (у SO2 на вході в реактор і на виході з реактора вирозрахунку на V2O5) також знижується каталітична значали за методом Рейха (барботуючи пробу газу активність у всьому інтервалі температур. через титрований розчин J2). Активність зразків 5 76317 6 виражали відносною величиною - стосовно активПриклади 2-8. Каталізатор готували відповідно ності прототипу при відповідних температурах. до прототипу за винятком наступних відмінностей. Характеристики пористої структури аналізували Гідрокремнегель частково чи цілком заміняли діаметодами ртутної порометрії й адсорбційними. томітом (Д) з розрахунку одержання в складі носія Приклади 1а і 1б. Каталізатор готували, в осзаданого масового співвідношення синтетичного новному, аналогічно прототипові. Носій - гідрокрекремнезему і діатоміту (у перерахуванні на сухе). мнегель - одержували з розведеного водою рідкоЗмінювали рН середовища синтезу пульпи каталіго натрієвого скла осадженням сірчаною кислотою затора, температуру і час прожарювання каталізапри рН~6. Гідрокремнегель відфільтровували, тора. Конкретні параметри одержання каталізатопромивали водою і визначали величину його пира за прикладами і характеристики зразків томої поверхні за методом лужного титрування приведені в таблиці. (SNaгелю)· У прожареного каталізатора аналізували катаДля одержання каталізатора до гідрокремнелітичну активність при температурах 420, 485 і гелю додавали розчини активних компонентів 530°С. Пробу прожареного каталізатора піддавали сірчаної кислоти і ванадату калію з розрахунку відмиванню від активних компонентів за вищеприодержання наступного складу каталізатора, % веденою методикою. Отриманий каркас аналізу(мас): V2O5 - 8,0%, K2О - 12,5%, SO3 - 15,9%, SiO2 вали на пористість структури і вміст ванадію. решта %. Пульпу каталізатора випаровували, поЗ даних таблиці видно, що активність каталірошок екструдували при вологості ~40%. Гранули затора з характеристиками, зазначеними у форсушили і прожарювали. Приклади 1а і 1б відрізнямулі винаходу, істотно вища, ніж за прототипом. ються ступенями розведення рідкого скла і темпеРежим готування і характеристика зразків, ратурами прожарювання (див. таблицю). отриманих відповідно до прикладів Таблиця Приклади 1а (прототип) 1б (прототип) 2 3 4 5 6 (для порівн.) 7 (для порівн.) 8 (для порівн.) Режими приготування зразків Каркас прожареного каталізатора Прожарений каталізатор Прожарювання Частка пор, % (об.) Відносна активність**, % РозчирН синSNa Спів відВміст нення тезу Радіуси пор, Å Темпеношення V2O5, % Термін, гелю, рідкого каталіратура, 420°С 485°С 530°С 1000м2/г (SiO2:Д)* год. 10000 (мас.) скла затора °С 10000 1:0,35 1050 1,0 1:0 550 2 0 62 20 18 4,3 94 96 96 1:1,8 690 1,0 1:0 500 2 12 53 23 12 2,5 100 100 100 1:2,5 660 2,1 0,7:0,3 550 7 0 60 35 5 4,0 103 105 105 1:2,5 660 1,0 0,4:0,6 550 2 1 39 50 10 1,5 104 106 106 1:0,35 105 0 1,9 0,3:0,7 500 2 9 21 52 18 3,8 102 102 102 1,0 0:1 600 4 0 3 61 36 1,0 101 101 101 1:2,5 660 2,0 0,6:0,4 500 2 11 44 зо 15 3,9 100 99 99 1:2,5 660 2,2 0,8:0,2 600 4 0 62 34 4 4,0 100 98 98 1:2,5 660 2,3 0,9:0,1 650 2 0 9 81 10 4,2 95 97 97 * Масове співвідношення у складі носія синтетичного кремнезему (SіO2) та діатоміту (Д) (в розрахунку на сухе). ** Активність каталізатора за прототипом по прикладу 16 прийнята за 100%. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601