專利名稱：濕法轉(zhuǎn)化制硫酸的釩催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種濕法轉(zhuǎn)化制硫酸用的釩催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
釩催化劑用于硫酸生產(chǎn)裝置中將SO2氧化轉(zhuǎn)化為SO3。傳統(tǒng)釩催化劑為釩-鉀(鈉)-硅體系，以五氧化二釩為活性組分，硫酸鉀、硫酸鈉為助劑，山東硅藻土、東北硅藻土或兩者混合作為載體，有中溫型和低溫型兩種，該催化劑主要用于傳統(tǒng)的二氧化硫的催化氧化，即干法轉(zhuǎn)化工藝，在二氧化硫的催化氧化的過程中沒有水蒸汽的存在。
硫化氫制酸采用的是濕法轉(zhuǎn)化工藝，其特點(diǎn)是原料氣體中含有大量的水蒸汽，二氧化硫的催化氧化的過程是在含有大量的水蒸汽的條件下進(jìn)行的。
我國已建立的小型的硫化氫制酸裝置主要用于處理焦化廠煤氣，所用釩催化劑為普通型釩催化劑，工藝指標(biāo)控制不是十分嚴(yán)格，開工率較低，濕法轉(zhuǎn)化用釩催化劑在我國還是空白。
釩催化劑的現(xiàn)有制造方法目前釩催化劑的制造方法為將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得符合要求的KVO3與KOH混合溶液(簡稱釩水)，然后將釩水用硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物。然后按規(guī)定比例將膠體沉淀物與助劑、精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、過篩和包裝等工序制成釩催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提出一種濕法轉(zhuǎn)化制硫酸的釩催化劑產(chǎn)品及其制造方法，此催化劑能適應(yīng)濕法轉(zhuǎn)化制硫酸的工藝要求，具有高的活性和強(qiáng)度，能滿足濕法轉(zhuǎn)化制硫酸對SO2總轉(zhuǎn)化率和催化劑強(qiáng)度的需要。
本發(fā)明生產(chǎn)出的釩催化劑具有更好的催化性能，此催化劑能用于濕法轉(zhuǎn)化制硫酸生產(chǎn)中。
針對濕法轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)和濕法制酸的工藝情況，本發(fā)明使用合適的釩催化劑載體，通過對釩催化劑配方和工藝改進(jìn)，生產(chǎn)出性能優(yōu)良的濕法轉(zhuǎn)化專用型釩催化劑，以滿足濕法制酸發(fā)展的需要。針對濕法轉(zhuǎn)化原料氣中含有約10％的水分，通過添加助劑，增加釩催化劑的抗水性、使其具有足夠的強(qiáng)度和抗粉化性。通過改進(jìn)釩催化劑的配方，提高其在較寬溫度范圍內(nèi)(400℃～500℃)的活性。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，以浙江硅藻土為載體，在傳統(tǒng)的釩-鉀(鈉)-硅體系中添加助劑，使其具有更高的活性和熱穩(wěn)定性。它主要包括以下內(nèi)容按催化劑配方將活性相與堿金屬硫酸鹽、助劑、精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、過篩和包裝等工序制成釩催化劑。釩催化劑配方(wt)為V2O56.5％～8.0％、K2O/V2O53.0～4.0、助劑3.0％～10.0％其余為硅藻土。
本發(fā)明所用的助劑是硫酸鈉、磷酸、磷酸鈉、酸式磷酸鈉中的一種，也可以是兩種的混合物；硅藻土優(yōu)選浙江嵊縣硅藻土。
本發(fā)明制備的釩催化劑，適用于濕法轉(zhuǎn)化制硫酸生產(chǎn)裝置的轉(zhuǎn)化器的任何部分。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容實(shí)施例1樣品配方V2O56.5％、K2O/V2O54.0(摩爾比)、硫酸鈉3.0％，其余為浙江嵊縣硅藻土。將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得K2O/V2O5為4.0的KVO3與KOH混合溶液(以下簡稱釩水)，制備的釩水的V2O5濃度為265.9g/L、K2O/V2O5為4.0。然后將24.4ml的釩水用15.8ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物，將膠體沉淀物與3.0g硫酸鈉、75.4g浙江嵊縣精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實(shí)施例2樣品配方V2O58.0％、K2O/V2O53.5(摩爾比)、硫酸鈉3.1％、磷酸1.0％，其余為浙江嵊縣硅藻土。將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得K2O/V2O5為3.5的KVO3與KOH混合溶液，制備的釩水的V2O5濃度為265.9g/L、K2O/V2O5為3.5。然后將30.1ml的釩水用17.0ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物，將膠體沉淀物與3.1g硫酸鈉、1.0ml磷酸、71.4g浙江嵊縣精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實(shí)施例3樣品配方V2O57.0％、K2O/V2O54.0(摩爾比)、硫酸鈉3.3％、磷酸1.0％，其余為浙江嵊縣硅藻土。將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得K2O/V2O5為4.0的KVO3與KOH混合溶液，制備的釩水的V2O5濃度為265.9g/L、K2O/V2O5為4.0。然后將26.3ml的釩水用17.0ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物，將膠體沉淀物與3.3g硫酸鈉、1.0ml磷酸、72.3g浙江嵊縣精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實(shí)施例4樣品配方V2O57.0％、K2O/V2O53.5(摩爾比)、硫酸鈉5.5％，其余為浙江嵊縣硅藻土。將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得K2O/V2O5為3.5的KVO3與KOH混合溶液，制備的釩水的V2O5濃度為265.9g/L、K2O/V2O5為3.5。然后將26.3ml的釩水用14.9ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物，將膠體沉淀物與5.5g硫酸鈉、73.7g浙江嵊縣精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實(shí)施例5樣品配方V2O57.0％、K2O/V2O53.5(摩爾比)、硫酸鈉8.2％，其余為浙江嵊縣硅藻土。將KOH用蒸汽溶化，并與V2O5在熱煮條件下制得K2O/V2O5為3.5的KVO3與KOH混合溶液，制備的釩水的V2O5濃度為265.9g/L、K2O/V2O5為3.5。然后將26.3ml的釩水用14.9ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4膠體沉淀物，將膠體沉淀物與8.2g硫酸鈉、70.6g浙江嵊縣精制硅藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
樣品測試1.活性測試催化劑樣品粒度為φ12×4.5×(10～15)mm。
活性測試條件轉(zhuǎn)化器采用夾套式單管反應(yīng)器，其管徑為φ36.0×2.0mm，測溫?zé)犭娕继坠芪挥谵D(zhuǎn)化器的中心，其管徑為φ8.0×1.5mm；催化劑裝量30ml；催化劑粒度3.35～4.0mm；空間速度3600h-1；進(jìn)氣SO2的體積百分?jǐn)?shù)10％±1％，水蒸氣10％左右，余為空氣；系統(tǒng)壓力常壓；活性檢測溫度410℃、485℃；耐熱溫度和時(shí)間700℃、5h；以SO2的轉(zhuǎn)化率表示活性的高低。
2.強(qiáng)度測試催化劑樣品粒度為φ12.0×4.5×(10～15)mm。
強(qiáng)度測試條件顆粒徑向抗壓碎強(qiáng)度的測定方法按GB/T3635的規(guī)定進(jìn)行。強(qiáng)度測定采用智能顆粒強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，精度1級，量程0～250N。
酸泡強(qiáng)度測試條件將樣品顆粒在1∶1H2SO4中浸泡24h后，吸干酸液，按強(qiáng)度測試條件進(jìn)行測定。活性測試結(jié)果列于表1，強(qiáng)度測試結(jié)果列于表2。
表1活性測試結(jié)果

表2強(qiáng)度測試結(jié)果

由表1測試結(jié)果可看出，采用本發(fā)明方法制備的濕法制酸專用釩催化劑在較寬溫度范圍內(nèi)(400℃～500℃)具有高活性，兼有中、低溫釩催化劑的性能。表2測試結(jié)果表明本發(fā)明制備的釩催化劑具有高強(qiáng)度。因此，本發(fā)明制備的釩釩催化劑能滿足濕法轉(zhuǎn)化制硫酸對SO2總轉(zhuǎn)化率和催化劑強(qiáng)度的需要。
權(quán)利要求
1.一種濕法轉(zhuǎn)化制硫酸的釩催化劑，其特征在于催化劑配方(wt)為V2O56.5％～8.0％、K2O/V2O53.0～4.0、助劑3.0％～10.0％，其余為硅藻土。
2.一種如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于助劑是硫酸鈉、磷酸、磷酸鈉、酸式磷酸鈉中的一種或一種以上的混合物。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的催化劑，其特征在于硅藻土是浙江嵊縣硅藻土。
4.一種如權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，其特征在于按催化劑配方將活性相與堿金屬硫酸鹽、助劑、精制硅藻土加入碾子中混合均勻，碾壓緊密，成為可塑性物料，再經(jīng)擠條、干燥、焙燒、過篩和包裝工序制成釩催化劑。
全文摘要
一種濕法轉(zhuǎn)化制硫酸的釩催化劑及其制備方法，屬于催化劑制造技術(shù)領(lǐng)域。催化劑的配方(wt)為V
文檔編號C01B17/79GK1657402SQ20041006616
公開日2005年8月24日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者田先國, 張秋菊, 孫遠(yuǎn)龍, 殷惠琴 申請人:南化集團(tuán)研究院