[發明專利]一種具有低溫活性的釩催化劑

在審

• 申請號: 201410229396.7
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104014374A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李謙;艾燕琴;周大鵬;周林方;楊子峰;閆夢甜;符夢凡
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B01J31/36
• 分類號: B01J31/36
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明屬于催化技術領域，具體涉及一種具有低溫活性的釩催化劑。

背景技術

硫酸生產的核心過程是SO₂的轉化，即在催化劑的作用下SO₂氧化為SO₃，再用水或稀硫酸吸收制得硫酸。提高轉化過程的轉化率對于提高硫酸產率，減少尾氣中SO₂污染物的排放十分關鍵。

提高SO₂轉化率的關鍵是降低反應溫度，由于SO₂氧化是放熱反應，從熱力學角度，降低反應溫度有利于提高SO₂的平衡轉化率；在工業硫酸生產中，各段反應器的反應溫度依次逐段降低，以利于SO₂的最大轉化；大多數工業硫酸生產過程，末段轉化器的入口溫度在400-430℃，當入口溫度低于400℃時催化劑活性急劇下降，易導致轉化率降低、產率降低、尾氣排放不合格；為此，提高催化劑的低溫活性是硫酸行業亟待解決的問題。

目前工業上均采用以五氧化二釩為主催化劑，堿金屬硫酸鹽（硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸銫等）為助催化劑，硅藻土為載體的V-M-Si系催化劑；硫酸工業常用的催化劑可分為中溫型和低溫型兩種；中溫型催化劑適用于420~600℃，低溫型催化劑適用于400~440℃。但即使是低溫催化劑，其低溫活性也很低；國家標準《二氧化硫氧化制硫酸催化劑》（HG?2086-2004）中規定其440℃活性僅為35%，難以滿足環保部門對硫酸工業尾氣SO₂排放量的新要求，也不利于產率和產量的提高；同時，現有催化劑活性隨著溫度降低而急劇下降，特別是在低于400℃以后，活性下降很快，難以滿足生產的要求。為此，需要對現有催化劑進行改進，提供一種具有起燃溫度低、活性高、適用溫度范圍寬、熱穩定性好，能提高SO₂總轉化率，提高硫酸產率，減少尾氣中SO₂污染物排放，以滿足工業生產的需要。

中國專利申請“一種用于硫酸生產的釩催化劑及其制備方法”（2013106455650）公開了一種用于硫酸生產的釩催化劑及其制備方法，通過在催化劑中添加低溫活化劑（雜多酸），降低起燃溫度，提高催化劑的低溫活性；但是，直接將磷鎢酸加入釩催化劑有以下缺點：雜多酸與催化劑載體結合力較弱，易脫落、易流失；此外，雜多酸在催化劑表面分散不均勻，限制了活性的進一步提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有低溫活性的釩催化劑。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種具有低溫活性的釩催化劑，其制備方法包括以下步驟：將V₂O₅緩慢加入到KOH水溶液中制得K/V（摩爾比）為2~4：1的釩水，調整釩水pH值為2-4得到膠體沉淀物，將SiO₂負載的磷鎢酸（HPW/SiO₂）加入到膠體沉淀物中并攪拌成均勻的混合物；將混合物與硅藻土加入碾子中混合均勻，加水碾壓密實，成為可塑性物料；再經擠條、干燥、焙燒、過篩制成具有低溫活性的釩催化劑；干燥溫度為120-150℃，時間為3-4h；焙燒溫度為550-600℃，時間為1-3h。

V₂O₅的加入量為釩催化劑成品干重的8.3%。

SiO₂負載的磷鎢酸的加入量為釩催化劑成品干重的0.5%~4%。

所述SiO₂負載的磷鎢酸，磷鎢酸的質量含量為10-50%。

優選的，所述的SiO₂負載的磷鎢酸的制備方法，包括以下步驟：將磷鎢酸完全溶解于水中，加入TEOS（正硅酸乙酯）、共溶劑；然后在55~65℃水浴下回流3-4?h；水浴加熱至75~85℃，不斷攪拌直至完全形成凝膠；將凝膠老化10-12h后，加入正己烷或者環己烷進行溶劑置換；將溶劑置換后的凝膠分別于50-70℃下干燥20-24h，再在80-100℃下干燥20-24h；研磨干燥后的凝膠，于400-500℃下焙燒10-12h。

磷鎢酸與TEOS的質量比為0.032-0.288﹕1。

優選的，所述共溶劑為乙醇、丙醇或丁醇中任一種或幾種。