[发明专利]一种利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其是涉及一种利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，能源越来越紧张，社会各界对能源的综合利用越来越重视。目前，利用硫酸钙分解生产硫酸，是将硫酸钙在弱氧化气氛或还原-氧化双气氛作用下直接分解产生硫酸，实际分解温度都在1000℃以上，分离设备中的耐火材料难以达到要求，能源消耗较大。二氧化硫氧化成三氧化硫制备硫酸，主要利用钒系催化剂，其是以V₂O₅为活性组分、以碱金属的硫酸盐( K₂SO₄或Na₂SO₄)为助催化剂、以硅藻土为载体的多组分催化剂, 通称为钒-钾(钠)-硅体系催化剂，此种催化剂要求载体硅藻土必须纯净,而一般的硅藻土中含有氧化铝、氧化铁等杂质，直接影响到催化剂的活性，制约催化效果，但是，硅藻土的除杂过程复杂，且无法保证完全除尽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种活性高的利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂及其制备方法。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，由以下质量百分比的原料制成：主活性组分五氧化二钒（V₂O₅）25－40wt%、助催化剂硫酸钠（Na₂SO₄）25－35wt%、载体沸石分子筛25－50wt%。

优选的质量百分比为：主活性组分五氧化二钒（V₂O₅）30wt%、助催化剂硫酸钠（Na₂SO₄）30wt%、载体沸石分子筛40wt%。

本发明之利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在常温下，将25－40wt%的主活性组分五氧化二钒、25－35wt%的助催化剂硫酸钠，于高速共混机中预混合30－40min(优选35min)，得主活性组分五氧化二钒和助催化剂硫酸钠的混合物；

（2）往步骤（1）所得主活性组分五氧化二钒和助催化剂硫酸钠的混合物中加入25－50wt%的载体沸石分子筛，再搅拌40－60min(优选50 min)，形成均匀的三组分混合物；

（3）将步骤（2）所得三组分混合物，在常温下，利用碾压机碾压30－50min，使各组分进一步共混均匀；

（4）将步骤（3）所得混合物，于烘焙箱中高温烘焙，温度控制在500－700℃(优选600℃)，烘焙时间为80－110min(优选100min)，得五氧化二钒-硫酸钠/沸石分子筛催化剂。

根据中国发明专利申请200810058186.0，硫酸钙分解产生二氧化硫（SO₂），其反应原理如下：

CaSO₄+2C=CaS+2CO₂↑

CaSO₄+4CO=CaS+4CO₂↑

CaS+2O₂=CaSO₄↑

2CaS+3O₂=2CaO+2SO₂↑

CaS+3CaSO₄=4CaO+4SO₂↑

在本发明所得之五氧化二钒-硫酸钠/沸石分子筛催化剂的作用下，二氧化硫与氧气在高温高压条件下反应生成三氧化硫，再通过浓硫酸溶液，转化为硫酸，其反应原理如下：

                                                                   

本发明制备之催化剂，使用的载体为沸石分子筛，沸石分子筛具有无与伦比的独特性能，沸石分子筛外表面积远高于常规的Al₂O₃，硅藻土等材料，高比表面积有利于活性组分的高度分散，提高活性组分的负载量；而且沸石分子筛孔道规整，一般具有三维连通孔道，为反应物和产物分子提供了宽敞的空间，提高反应物和产物在孔道内的扩散速率，达到提高催化效率的作用；并且该沸石分子筛载体可以通过脱除水分实现回收再利用。

本发明之利用硫酸钙分解生产硫酸的催化剂，能提高二氧化硫催化氧化成三氧化硫的速度，提高生产效率，降低能耗。