專利名稱：濕法轉化制硫酸的釩催化劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于催化技術領域，具體涉及一種濕法轉化制硫酸用的釩催化劑及其制備方法。
背景技術：
釩催化劑用于硫酸生產裝置中將SO2氧化轉化為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化工藝，其特點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，工藝指標控制不是十分嚴格，開工率較低，濕法轉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，再經擠條、干燥、焙燒、過篩和包裝等工序制成釩催化劑。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提出一種濕法轉化制硫酸的釩催化劑產品及其制造方法，此催化劑能適應濕法轉化制硫酸的工藝要求，具有高的活性和強度，能滿足濕法轉化制硫酸對SO2總轉化率和催化劑強度的需要。
本發(fā)明生產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化制硫酸生產中。
針對濕法轉化的特點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，生產出性能優(yōu)良的濕法轉化專用型釩催化劑，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、使其具有足夠的強度和抗粉化性。通過改進釩催化劑的配方，提高其在較寬溫度范圍內(400℃～500℃)的活性。
本發(fā)明是這樣來實現(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，適用于濕法轉化制硫酸生產裝置的轉化器的任何部分。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的內容實施例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，再經擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實施例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，再經擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實施例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，再經擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實施例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，再經擠條、干燥、焙燒、等工序制成100.0g釩催化劑。
實施例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。
活性測試條件轉化器采用夾套式單管反應器，其管徑為φ36.0×2.0mm，測溫熱電偶套管位于轉化器的中心，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；進氣SO2的體積百分數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℃；耐熱溫度和時間700℃、5h；以SO2的轉化率表示活性的高低。
2.強度測試催化劑樣品粒度為φ12.0×4.5×(10～15)mm。
強度測試條件顆粒徑向抗壓碎強度的測定方法按GB/T3635的規(guī)定進行。強度測定采用智能顆粒強度試驗機，精度1級，量程0～250N。
酸泡強度測試條件將樣品顆粒在1∶1H2SO4中浸泡24h后，吸干酸液，按強度測試條件進行測定?；钚詼y試結果列于表1，強度測試結果列于表2。
表1活性測試結果

表2強度測試結果

由表1測試結果可看出，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(400℃～500℃)具有高活性，兼有中、低溫釩催化劑的性能。表2測試結果表明本發(fā)明制備的釩催化劑具有高強度。因此，本發(fā)明制備的釩釩催化劑能滿足濕法轉化制硫酸對SO2總轉化率和催化劑強度的需要。
權利要求
1.一種濕法轉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
一種濕法轉化制硫酸的釩催化劑及其制備方法，屬于催化劑制造技術領域。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)先權日2004年12月10日
發(fā)明者田先國, 張秋菊, 孫遠龍, 殷惠琴 申請人:南化集團研究院