Каталізатор конверсії so2 у so3

1. Каталізатор конверсії SO2 у SO3, що містить оксиди ванадію, лужного металу, сірки і кремнезе 3 76318 4 Прототипом запропонованого каталізатора є зацією розплавленого стану активного компонента каталізатор конверсії SO2 у SO3, що містить оксиди найбільш тонкими порами каркаса, що утруднюють ванадію, лужного металу (К, Na, Rb, Cs), сірки, на процес кристалізації в розплаві. З підвищенням кремнеземистому носії [Патент РФ №2162367, кількості пор з радіусом менше 75Å і зменшенням 2000p.]. Носій товарного каталізатора або каркас вмісту блокованого ванадію активність каталізатомістить пори з радіусами від 100 до 100000Å, при ра при низьких температурах зростає. При цьому цьому частка пор з радіусами 1000-10000Å скланаявність у каркасі пор з радіусом менше 75Å у дає від 5 до 70%. При цьому каркас каталізатора кількості менше 31% обумовлює вирішення техніформується з природного чи синтетичного кремчної задачі навіть при вмісті в каркасі каталізатора незему чи їхньої комбінації. Під каркасом каталізаблокованого ванадію рівному граничному. тора автори розуміли реальну структуру носія, що Вирішенням технічної задачі відносно протопройшов усі стадії одержання каталізатора (вклютипу вважаємо зростання відносної активності чно формування і прожарювання) - тобто готового каталізатора при 420°С не менше 115%, при 380°С каталізатора після видалення з нього кислотороз- не менше 140%. чинних активних компонентів шляхом екстрагуПри порушенні вищезгаданого оптимального вання сірчаною кислотою. Відомий каталізатор співвідношення частки пор у заданих інтервалах має високу активність у широкому діапазоні темзнижується каталітична активність у всьому інтерператур, у тому числі і при досить низьких темпевалі температур. ратурах (405°С). Вирішення технічної задачі спостерігається Це досягається за рахунок доцільного хімічнотільки при обмеженні вмісту в каркасі нерозчинних го складу, наявності пор із широким діапазоном у сірчаній кислоті сполук ванадію до 4,0% (мас.) (у радіусів і раціонального співвідношення пор різних перерахуванні на V2O5). розмірів у структурі каркаса. Раніше авторами винаходу було встановлено, Недоліком відомого каталізатора є недостатщо каркас каталізатора після змивання сірчаною ньо висока активність при температурах нижче кислотою активних компонентів може утримати 405°С. («блокувати») різну кількість сполук ванадію. МеТехнічна задача винаходу - поліпшення ексханізм цього явища вивчений недостатньо (передплуатаційних характеристик каталізатора шляхом бачається механічне защемлення при формуванні розширення температурного діапазону його робокаркаса на стадії прожарювання під впливом розпти в низькотемпературній області, до 380°С, при лаву активних компонентів), але авторами встаноодночасному підвищенні активності в середньому влена чітка зворотна залежність між вмістом у температурному інтервалі 420-485°С. каркасі нерозчинного в кислоті ванадію й активнісПоставлена технічна задача вирішується тим, тю каталізатора. Частка «блокованого» ванадію що у каталізаторі конверсії SO2 у SO3, що містить залежить як від властивостей використовуваного оксиди ванадію, лужного металу (К, Na, Rb, Cs), носія, так і від режиму синтезу каталізатора. Одсірки і кремнеземистий каркас, сформований із нак, раніше було неясно, який максимальний вміст природного та/або синтетичного кремнезему, який ванадію є припустимим в блокованому вигляді. включає пори з радіусами до 65000Å, при цьому в При підвищенні вмісту в каркасі не розчинних у каркасі частка пор з радіусами 1000-10000Å скласірчаній кислоті сполук ванадію до більше 4,0% (у дає не менше 5%, частка пор з радіусами більше перерахуванні на V2О5) знижується каталітична 10000Å складає не більше 35%, а вміст у каркасі активність у всьому інтервалі температур. Найнерозчинних у сірчаній кислоті сполук ванадію (у більш висока активність каталізатора при 380°С перерахунку на V2O5) складає не більше 4,0% досягається в разі вмісту в каркасі сполук ванадію (мас), новим є те, що частка пор з радіусами менне більше 2,0% (мас). ше 1000Å складає не менше 40%, при цьому частУ цьому винаході конкретизується оптимальне ка пор з радіусом менше 75Å складає не менше співвідношення вмісту пор різних розмірів і грани31%. чно припустимий вміст нерозчинних у сірчаній кисВідмінністю каталізатора, що заявляється, є лоті сполук ванадію в каркасі каталізатора, що також те, що переважаючий вміст у каркасі нерозстворює несподіваний ефект - розширення темпечинних у сірчаній кислоті сполук ванадію (у перературного діапазону роботи каталізатора в низькорахуванні на V2O5) складає не більше 2,0% (мас). температурній області - при 380°С при одночасноМіж сукупністю ознак винаходу і технічним рему підвищенні активності в середньому зультатом, якого можна досягти при його реалізатемпературному інтервалі - 420-485°С. ції, існує причинно-наслідковий зв'язок. Процес приготування каталізатора описаний у Відомо, що процес каталітичного окислювання прикладах. SO2 у SO3 відбувається при розплавленому стані Методика відмивання каталізатора від активактивних компонентів. Передбачається, що нижня них компонентів і одержання каркаса була такою. межа робочого діапазону обмежена температурою Пробу прожареного каталізатора подрібнювакристалізації активних компонентів. Експерименли, відокремлювали фракцію (-3+2)мм, заливали тами встановлено, що вміст у каркасі достатнього 5% розчином сірчаної кислоти при співвідношенні обсягу пор з радіусами менше 1000Å дозволяє Т:Р=1:20. Після витримки протягом 24 годин роззбільшити активність каталізатора при температурі чин декантували (зливали) і операцію повторюва380°С. Ще більший ефект спостерігається при збіли ще двічі з сірчаною кислотою і потім двічі з вольшенні вмісту обсягу пор з радіусами менше 75Å. дою. Далі твердий залишок сушили при 150°С до Імовірно, це пов'язано як зі збільшенням величини постійної ваги. В отриманому в такий спосіб каркавнутрішньої поверхні каталізатора, так і зі стабілісі визначали пористу структуру і вміст не розчин 5 76318 6 них у сірчаній кислоті сполук ванадію. прожареного каталізатора аналізували каталітичну Активність зразків каталізатора в стандартних активність при температурах 380, 420 і 485°С. умовах визначали за проточним методом відповіПробу прожареного каталізатора піддавали відмидно до ТУ 2175-001-12294550-2001 при концентванню від активних компонентів за вищеприведерації CSO2 - 10% і об'ємній швидкості 4000година-1 ною методикою. Отриманий каркас аналізували на при температурах 380, 420, 485°С. Концентрацію пористість структури та вміст ванадію. Приклади SO2 на вході в реактор і на виході з реактора ви1а і 1б відрізняються ступенями розведення рідкозначали за методом Рейха (барботуючи пробу газу го скла і температурами прожарювання (див. табчерез титрований розчин J2). Активність зразків лицю 1). виражали відносною величиною по відношенню до Приклади 2-8. Каталізатор готували, в основактивності каталізатора за прототипом при відпоному, за прототипом, за винятком ряду відмінносвідних температурах. тей. Характеристики пористої структури аналізуваДля синтезу каталізатора використовували гіли за методами ртутної порометрії й адсорбційнидрокремнегель, отриманий з рідкого скла з різними ми. ступенями розведення водою та підданий старінПриклади 1а і 1б. Каталізатор готували аналоню прогрівом різної тривалості, унаслідок чого він гічно прототипові. Носій - гідрокремнегель - одермав різні величини питомої поверхні (SNaгелю), а жували осадженням з рідкого натрієвого скла сірпроби отриманого ксерогелю містили різні частки чаною кислотою при рН пульпи 5,8-7,5. Перед пор з радіусами менше 75Å. При синтезі варіюваосадженням рідке скло розбавляли водою в співли також рН середовища пульпи каталізатора і відношенні 1:0,5. Гідрокремнегель відфільтровурежими прожарювання каталізатора. Режими привали, промивали водою і визначали величину його готування і характеристики отриманих каталізатопитомої поверхні за методом лужного титрування рів приведені в таблицях 1 та 2. NaOH (SNaгелю). Пробу відмитого гідрокремнегелю У прикладі 2 каталізатор синтезували на змівисушували і визначали пористу структуру отришаному носії - до гідрокремнегелю перед уведенманої проби сухого ксерогелю. ням розчинів активних компонентів додавали здріДля приготування каталізатора до гідрокрембнений діатоміт (фракція - 0,5мм) при масовому негелю додавали розчини активних компонентів співвідношенні синтетичного кремнезему (SiO2) та сірчаної кислоти і ванадату калію з розрахунку діатоміту (Д) рівному (0,8:0,2) (у розрахунку на вмісту в готовому каталізаторі в % (мас): V2О5 сухе). 9,0, K2O - 14,5, SO3 - 24,3. Отриману пульпу після З даних таблиці 2 видно, що активність каталіперемішування протягом 2 годин випаровували, затора з заявленими характеристиками при темпорошок підсушували до вологості 38% і екструдупературі 380°С істотно вища, ніж така ж за протовали. Гранули висушували та прожарювали. У типом. Таблиця 1 Режими приготування зразків, отриманих відповідно до прикладів Приготування гідрокре- Na Режими приготування зразків S гелю, мнегелю м2/г Приклади Розчинення старіння Прожарювання Частка пор з після Співвідношення рН синтезу рідкого t, Термін, старіння r