[發明專利]一種利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310035531.X
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103111317A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉立文;劉珍如;寧愛民;寧勇;寧江天;劉勇;魯紀鳴
• 申請（專利權）人: 劉立文
• 主分類號: B01J29/076
• 分類號: B01J29/076;C01B17/79
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;許伯嚴

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，尤其是涉及一種利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著人類社會的發展，能源越來越緊張，社會各界對能源的綜合利用越來越重視。目前，利用硫酸鈣分解生產硫酸，是將硫酸鈣在弱氧化氣氛或還原-氧化雙氣氛作用下直接分解產生硫酸，實際分解溫度都在1000℃以上，分離設備中的耐火材料難以達到要求，能源消耗較大。二氧化硫氧化成三氧化硫制備硫酸，主要利用釩系催化劑，其是以V₂O₅為活性組分、以堿金屬的硫酸鹽(?K₂SO₄或Na₂SO₄)為助催化劑、以硅藻土為載體的多組分催化劑,?通稱為釩-鉀(鈉)-硅體系催化劑，此種催化劑要求載體硅藻土必須純凈,而一般的硅藻土中含有氧化鋁、氧化鐵等雜質，直接影響到催化劑的活性，制約催化效果，但是，硅藻土的除雜過程復雜，且無法保證完全除盡。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種活性高的利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑及其制備方法。

本發明解決所述技術問題所采用的技術方案是：

本發明之利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑，由以下質量百分比的原料制成：主活性組分五氧化二釩（V₂O₅）25－40wt%、助催化劑硫酸鈉（Na₂SO₄）25－35wt%、載體沸石分子篩25－50wt%。

優選的質量百分比為：主活性組分五氧化二釩（V₂O₅）30wt%、助催化劑硫酸鈉（Na₂SO₄）30wt%、載體沸石分子篩40wt%。

本發明之利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）在常溫下，將25－40wt%的主活性組分五氧化二釩、25－35wt%的助催化劑硫酸鈉，于高速共混機中預混合30－40min(優選35min)，得主活性組分五氧化二釩和助催化劑硫酸鈉的混合物；

（2）往步驟（1）所得主活性組分五氧化二釩和助催化劑硫酸鈉的混合物中加入25－50wt%的載體沸石分子篩，再攪拌40－60min(優選50?min)，形成均勻的三組分混合物；

（3）將步驟（2）所得三組分混合物，在常溫下，利用碾壓機碾壓30－50min，使各組分進一步共混均勻；

（4）將步驟（3）所得混合物，于烘焙箱中高溫烘焙，溫度控制在500－700℃(優選600℃)，烘焙時間為80－110min(優選100min)，得五氧化二釩-硫酸鈉/沸石分子篩催化劑。

根據中國發明專利申請200810058186.0，硫酸鈣分解產生二氧化硫（SO₂），其反應原理如下：

CaSO₄+2C=CaS+2CO₂↑

CaSO₄+4CO=CaS+4CO₂↑

CaS+2O₂=CaSO₄↑

2CaS+3O₂=2CaO+2SO₂↑

CaS+3CaSO₄=4CaO+4SO₂↑

在本發明所得之五氧化二釩-硫酸鈉/沸石分子篩催化劑的作用下，二氧化硫與氧氣在高溫高壓條件下反應生成三氧化硫，再通過濃硫酸溶液，轉化為硫酸，其反應原理如下：

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本發明制備之催化劑，使用的載體為沸石分子篩，沸石分子篩具有無與倫比的獨特性能，沸石分子篩外表面積遠高于常規的Al₂O₃，硅藻土等材料，高比表面積有利于活性組分的高度分散，提高活性組分的負載量；而且沸石分子篩孔道規整，一般具有三維連通孔道，為反應物和產物分子提供了寬敞的空間，提高反應物和產物在孔道內的擴散速率，達到提高催化效率的作用；并且該沸石分子篩載體可以通過脫除水分實現回收再利用。

本發明之利用硫酸鈣分解生產硫酸的催化劑，能提高二氧化硫催化氧化成三氧化硫的速度，提高生產效率，降低能耗。