二氧化硫氧化制備硫酸催化劑的工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及二氧化硫氧化制備硫酸催化劑的工藝。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 硫酸是一種重要的基本化工原料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，硫酸的產(chǎn)量常被用 來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。我國(guó)自1951年成功研制并生產(chǎn)出第一批SlOl型釩 催化劑以來(lái)又相繼開發(fā)出S105、S107、S108等系列低溫釩催化劑和S109寬溫型釩催化劑。 我國(guó)釩催化劑在生產(chǎn)之初全部采用Φ5πιπι柱狀，隨著硫酸工業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)釩催化劑 的研宄以及生產(chǎn)單位在催化劑的外形尺寸上做了大量工作，又相繼開發(fā)出Φ6_大顆粒柱 狀、環(huán)狀及梅花狀等系列釩催化劑。這樣就為我國(guó)廣大硫酸制造企業(yè)根據(jù)自身情況選擇使 用催化劑提供了較大的余地。隨著市場(chǎng)形勢(shì)的不斷變化，一些生產(chǎn)裝置在擴(kuò)產(chǎn)改造過(guò)程中 需增加催化劑的裝填定額，由于轉(zhuǎn)化器固定容積的影響，繼續(xù)選用環(huán)形或梅花狀催化劑勢(shì) 必造成催化劑裝填定額不夠而不能滿足轉(zhuǎn)化率的要求，如選用柱形催化劑勢(shì)必會(huì)造成轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)阻力過(guò)大而不能達(dá)到預(yù)期要求。因此需開發(fā)出一種既滿足轉(zhuǎn)化效率又滿足適宜阻力降 的催化劑。
[0005] 實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，催化劑往往存在不被利用的死區(qū)，如條形催化劑在應(yīng)用過(guò)程中 會(huì)形成蛋殼形，越往中心擴(kuò)散越困難，中心部分催化劑的活性組分基本上失去利用價(jià)值，梅 花、環(huán)形催化劑同樣存在相同的問(wèn)題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供楞形高效型二氧化硫氧化制硫酸的催化劑制備工藝，本發(fā) 明制備的催化劑在滿足阻力降和總轉(zhuǎn)化率要求的情況下，裝填催化劑體積數(shù)同比環(huán)形、梅 花形催化劑少約20%左右，裝填催化劑重量數(shù)同比柱形催化劑少約15%左右。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種二氧化硫氧化制硫酸用釩催化劑的制備方法，包括以下步驟： (一) 、取樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V2O5 :6· 5%、K2O/ V2O5:摩爾比2. 55~3· 25 ;樣品余量為Na2SO4 :0- 14. 5%、P2O5溶液：0- 1. 5%、其余為精制硅藻土；所述P 205溶液中P 205的體積分?jǐn)?shù)為 85% ； (二) 、將KOH用水通蒸汽溶化，并與V2O5加溫?zé)嶂?，制得V 205含量為240g/l、K 20/ V2O5 摩爾比為2. 55~3. 25的混合溶液； (三) 、取1:1的硫酸中和所述混合溶液制得％05和K 2S04膠體混合物，所述硫酸的體積 與混合溶液的體積比為53%-56% ; (四）、將膠體混合物與樣品余量混合均勻、碾壓成可塑性物料，用成型機(jī)成型，干燥、焙 燒制得釩催化劑。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，所述成型機(jī)為圓柱形，成型機(jī)的外直徑為5. 5±1. 5mm。在上述 技術(shù)方案中，所述成型機(jī)內(nèi)設(shè)置有圓弧形凹槽。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述成型機(jī)內(nèi)設(shè)置有四棱形、五棱形、六棱形、七棱形凹槽。
[0011] 在上述技術(shù)方案中，所述圓弧形凹槽圍繞著成型機(jī)內(nèi)壁設(shè)置，所述凹槽數(shù)為3- 9 個(gè)在上述技術(shù)方案中，所述圓弧形凹槽圍繞著成型機(jī)內(nèi)壁設(shè)置，所述凹槽數(shù)為3- 9個(gè)。
[0012] 本發(fā)明的原理如下：SO2在釩催化劑上的催化氧化機(jī)理是，釩催化劑是典型的附載 液相型催化劑，在使用條件下，V 5+和堿金屬鹽是熔融的液相，它負(fù)載在SiO2I。反應(yīng)物從氣 相主體通過(guò)氣膜擴(kuò)散到催化劑外表面和產(chǎn)物從催化劑外表面通過(guò)氣膜向孔外擴(kuò)散是氣相 主體與顆粒外表面進(jìn)行物質(zhì)傳遞，稱為外擴(kuò)散過(guò)程。反應(yīng)物進(jìn)入微孔向內(nèi)表面擴(kuò)散和產(chǎn)物 從孔內(nèi)液膜表面向外擴(kuò)散是顆?？變?nèi)的傳遞，稱為內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程。反應(yīng)物被吸收、生成產(chǎn)物和 產(chǎn)物解吸總成為表面反應(yīng)過(guò)程或本征動(dòng)力學(xué)過(guò)程。以上幾個(gè)過(guò)程哪一個(gè)速度最慢則該步驟 就是控制步驟。氣體通過(guò)催化劑內(nèi)微孔擴(kuò)散到內(nèi)表面，阻力很大，即為同一類型催化劑的控 制步驟。
[0013] 表現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，催化劑往往存在不被利用的死區(qū)，如條形催化劑在應(yīng)用 過(guò)程中會(huì)形成蛋殼形，越往中心擴(kuò)散越困難，中心部分催化劑的活性組分基本上失去利用 價(jià)值，梅花、環(huán)形催化劑同樣存在相同的問(wèn)題。通過(guò)改變二氧化硫氧化制硫酸催化劑外形， 縮短催化劑在應(yīng)用過(guò)程中與so 2、o2、so3在催化劑中的吸附、擴(kuò)散、化合反應(yīng)及脫吸等接觸時(shí) 間，也就有效的提高了催化劑的利用率，讓同等質(zhì)量催化劑的活性組分充分得到有效利用。
[0014] 本發(fā)明的催化劑有效利用率高，與柱形催化劑等體積裝填。本發(fā)明的催化劑在滿 足阻力降和總轉(zhuǎn)化率要求的情況下，裝填催化劑體積數(shù)同比環(huán)形、梅花形催化劑少約20% 左右，裝填催化劑重量數(shù)同比柱形催化劑少約15%左右。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 在成型機(jī)上安裝無(wú)凹槽、外直徑為5mm的柱形模板。
[0017] 樣品成分：V2O5 7. 7%、K2O/ V2O5 2. 75 (摩爾比）、其余為精制硅藻土。
[0018] 將KOH用水通蒸汽溶化，并與V2O5熱煮制得K 20/ V2O5 2. 75 (摩爾比）混合溶液(簡(jiǎn) 稱釩水)，制備的釩水中的V2O5含量為240g/l，K 2CVv2O5為2. 75。將325ml的釩水用260ml 1:1的硫酸中和制得V2OjP K 2S0JK體混合物膠體混合物靜置；將膠體混合物與710g精制 硅藻土混合均勻、碾壓成可塑性物料，用無(wú)凹槽的柱形、直徑5mm模板的成型機(jī)成型，干燥、 焙燒等工序制得1000 g釩催化劑。
[0019] 實(shí)施例2 在成型機(jī)上安裝設(shè)有四楞形凹槽、外直徑為5mm的柱形模板。
[0020] 樣品成分：V2O5 7. 7%、K2O/ V2O5 2. 75 (摩爾比）、其余為精制硅藻土。將KOH用水 通蒸汽溶化，并與V2O5熱煮制得K 20/ V2O5 2. 75 (摩爾比）混合溶液(簡(jiǎn)稱釩水)，制備的釩 水中的V2O5含量為240g/l，K 20/V205為2. 75。將325ml的釩水用260ml 1:1的硫酸中和制 得V2OjPK2SO4膠體混合物，膠體混合物靜置；將膠體混合物與710g精制硅藻土混合均勻、 碾壓成可塑性物料，用安裝有四楞形凹槽、柱形直徑5_的模板成型機(jī)成型。
[0021] 實(shí)施例3 在成型機(jī)上安裝設(shè)有五楞形凹槽、外直徑為5mm的柱形模板。
[0022] 樣品成分：V2O5 7. 7%、K2O/ V2O5 2. 75 (摩爾比）、其余為精制硅藻土。將KOH用水 通蒸汽溶化，并與V2O5熱煮制得K 20/ V2O5 2. 75 (摩爾比）混合溶液(簡(jiǎn)稱釩水)，制備的釩 水中的V2O5含量為240g/l，K 20/V205為2. 75。將325ml的釩水用260ml 1:1的硫酸中和制 得V2OjPK2SO4膠體混合物，膠體混合物靜置；將膠體混合物與710g精制硅藻土混合均勻、 碾壓成可塑性物料，用安裝有五楞形凹槽、外直徑為5mm的柱形模板的成型機(jī)成型。
[0023] 實(shí)施例4 在成型機(jī)上安裝設(shè)有六楞形凹槽、外直徑為5mm的柱形模板。
[0024] 樣品成分：V2O5 7. 7%、K2O/ V2O5 2. 75 (摩爾比）、其余為精制硅藻土。將KOH用水 通蒸汽溶化，并與V2O5熱煮制得K 20/ V2O5 2. 75 (摩爾比）混合