[发明专利]一种用于硫酸生产的钒催化剂及其制备方法

说明书

 

技术领域    

    本发明属于催化技术领域，具体涉及一种用于硫酸生产的钒催化剂及其制备方法。

背景技术    

目前，商品硫酸基本上采用接触法生产，二氧化硫氧化催化剂是接触法硫酸生产的核心。自20世纪60年代以来，硫酸工业均采用以五氧化二钒为主要活性组分的钒催化剂。

钒催化剂的主要化学组分是五氧化二钒V₂O₅(主催化剂)、硫酸钾K₂SO₄(或部分硫酸钠Na₂SO₄，助催化剂)、二氧化硅SiO₂(载体，通常用硅藻土，或加入少量的铝、钙、镁的氧化物)，通常称为钒一钾(钠)一硅体系催化剂。

工业硫酸催化剂使用温度范围通常在600℃以下，有中温型和低温型两种。中温型催化剂适用于420~600℃，低温型催化剂适用于390~440℃。前者高温活性好，但低温活性差，后者低温活性好，但高温活性差。两种催化剂的操作温度范围狭窄，仅在二者合用时，才能获得较高的转化率，且能量消耗大，给生产和贮运带来不便。因此迫切需要生产一种适用温度范围较宽，能代替低温型和中温型的催化剂。此外，SO₂氧化是放热反应，从化学平衡的原理上讲，降低催化剂起燃温度，进而降低反应温度有利于提高SO₂的最终转化率，减少排放，保护环境。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种用于硫酸生产的钒催化剂及其制备方法，该催化剂的使用温度范围更宽。

为克服现有技术的缺陷，本发明采用以下技术方案：

一种用于硫酸生产的钒催化剂，由下述重量百分比的原料制成：V₂O₅6.0~8.5%、KOH适量、杂多酸0.5%~4%，其余为硅藻土，KOH的用量以K/V的摩尔比为2.0~4.0：1为准。

所述杂多酸为磷钨杂多酸、磷钼杂多酸、磷钒杂多酸的一种或几种的混合物。

制备用于硫酸生产的钒催化剂的方法，按比例取各原料，先将KOH配成10-25%的KOH水溶液，加入V₂O₅，混匀得到钒水，调整钒水pH值为2-4得到胶体沉淀物，将胶体沉淀物与硅藻土、杂多酸混匀，成型，干燥，焙烧，过筛得到催化剂成品。

按比例取各原料，先将KOH配成10-25%的KOH水溶液，加入V₂O₅，混匀得到钒水，调整钒水pH值为2-4得到胶体沉淀物，加入杂多酸混匀，然后与硅藻土混匀，成型，干燥，焙烧，过筛得到催化剂成品。

干燥时温度为120-150℃，时间为3-4h；焙烧时温度为550-600℃，时间为1-3h。

本发明在催化剂中添加低温活化剂（杂多酸），降低起燃温度，提高催化剂的低温活性，使得本发明的催化剂在低温区活性高于传统催化剂，在中温区活性与传统催化剂相当，因此使用温度范围更宽，同时适用于低温和中温环境，适用于硫酸生产装置的转化器的任何部分。与传统催化剂相比，本发明制得的催化剂具有更低的起燃温度和更高的活性，比传统的中温型钒催化剂具有更好的低温催化性能，能满足更高的SO₂总转化率要求。

具体实施方式 

实施例1

催化剂重量百分比配方：V₂O₅8.2%、KOH（K/V =2.5）、H₃PW₁₂O₄₀0.5%，其余为硅藻土。

先计算KOH的用量，按量取各原料，将KOH配成10wt%的KOH水溶液，缓慢加入V₂O₅，混匀得到KVO₃与KOH混合溶液（简称钒水），用硫酸调整钒水pH值为2得到V₂O₅和K₂SO₄的胶体沉淀物，将胶体沉淀物与硅藻土、杂多酸混匀，加水碾压密实成为可塑性物料，挤条成型（Φ5×6~6.5mm），120℃干燥4h，580℃焙烧2h，过筛去除破碎部分得到催化剂成品。

实施例2