[發(fā)明專利]一種二氧化硫氧化制硫酸用納米釩催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110360043.7
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102489320A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦益鵬;路前文;王明欽;沈悅欣;朱衛(wèi)冬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京云高新型材料有限公司
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C01B17/79
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于在硫酸生產(chǎn)中將二氧化硫氧化成三氧化硫的釩催化劑，特別是涉及一種低溫二氧化硫氧化制硫酸納米釩催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

我國硫酸釩催化劑生產(chǎn)已有幾十年的歷史，長期以來，一直沿用如下工藝步驟：①用水清洗并用稀硫酸熱煮硅藻土，清除硅藻土中Fe₂O_3，Al₂O₃等雜質(zhì)，使其中SiO₂的含量達(dá)到85%wt以上；②將V₂O₅與KOH溶液反應(yīng)，使之變成KVO₃溶液；③KVO₃溶液與濃硫酸并流滴加到水中，中和反應(yīng)后形成膠狀物，此步反應(yīng)中由于使用的是濃硫酸，所以當(dāng)濃硫酸加入水中時，反應(yīng)非常劇烈，放出大量的熱量，容易引起局部結(jié)晶，結(jié)晶顆粒大，在膠狀物中形成大的膠團(tuán)；④將精制硅藻土、膠狀物、元明粉、磷酸和硫磺計(jì)量導(dǎo)入碾子中進(jìn)行充分混碾；⑤將混碾后的物料通過擠條機(jī)成型后，烘干，煅燒，形成產(chǎn)品。該產(chǎn)品低溫活性低，機(jī)械強(qiáng)度不高，磨耗率高，起燃溫度高，熱穩(wěn)定性差，使用一段時間后，活性就下降很快，轉(zhuǎn)化率下降，造成SO₂超標(biāo)排放。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的反應(yīng)不易控制，起燃溫度高等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種二氧化硫氧化制硫酸用納米釩催化劑及其制備方法，反應(yīng)溫和，催化劑在低溫條件下，具有高活性和高穩(wěn)定性的，能夠降低尾氣SO₂排放量。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種二氧化硫氧化制硫酸用納米釩催化劑，以硅藻土為載體負(fù)載有V₂O₅，同時還含有氧化銫和氧化鑭，原料中以質(zhì)量百分比計(jì)含有：4~5.5%的V₂O₅、?0.01~5%的含鈰化合物、1~3%的硫代硫酸鹽、1~10%的含銫化合物、0.01~5%的含鑭化合物和0.5~7%的表面活性劑和有機(jī)高分子化合物，成品納米釩催化劑中的V₂O₅為納米級別，起燃溫度為340~350℃，催化反應(yīng)的操作溫度為360~370℃，催化反應(yīng)采用轉(zhuǎn)換器3+2流程時，SO₂體積濃度為3~12%，總轉(zhuǎn)化率≥99.7%，SO₂排空量≤400mg/m³。

所述的硫代硫酸鹽為硫代硫酸鉀或硫代硫酸鈉。

所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸三乙醇胺中的任一或任兩種；所述的有機(jī)高分子化合物為聚乙二醇、聚吡咯烷酮、聚苯乙烯、羧甲基纖維素、聚丙酰胺、聚氧乙烯中的任一或任兩種。

所述的含鑭化合物為氧化鑭或硝酸鑭。

所述的含銫化合物為CsOH、Cs₂SO₄或者Cs₂S₂O₇中的任意。

所述的含鈰化合物為氧化鈰或硝酸鈰。

制備所述的二氧化硫氧化制硫酸用納米釩催化劑的方法，第一步：?????????????????????????????????????????????????；???第二步：；第三步：和精制硅藻土、元明粉、磷酸、硫磺計(jì)量導(dǎo)入碾子中進(jìn)行充分混碾；第四步：將混碾后的物料成型、烘干、煅燒，形成礬催化劑，在第一步的KOH或NaOH溶液中添加表面活性劑和有機(jī)高分子化合物作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑；在第二步中采用稀硫酸，將KVO₃或NaVO₃溶液滴加到稀硫酸中并控制pH值為2~4，反應(yīng)形成溶液；若使用可溶性的含銫化合物、含鑭化合物或含鈰化合物則在此步驟加入溶液中；第三步，混碾時加入硫代硫酸鹽，若使用不可溶的含銫化合物、含鑭化合物或含鈰化合物則在此步驟中加入一起混碾。

第二步反應(yīng)控制中和溫度≤30℃。

所述的稀硫酸為質(zhì)量百分比濃度為20~70%。

第三步，將第二步得到的溶液快速、均勻的以噴霧的形式噴到硅藻土上。

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有益效果：

1.起燃溫度低20~40℃，進(jìn)轉(zhuǎn)化器氣體操作溫度可以降低到360~370℃，降低了硫酸生產(chǎn)的能耗。

2.低溫活性高，本發(fā)明產(chǎn)品具備比同類傳統(tǒng)催化劑高30~40%的轉(zhuǎn)化率。可控制尾氣中二氧化硫含量不高于100ppm。