本發明專利技術提供了一種用于將SO2氧化成SO3的催化劑，其生產方法及其在將SO2氧化成SO3的方法中的用途。該催化劑包含施加于包含天然存在的硅藻土的載體上的含釩活性物質、堿金屬化合物和硫酸鹽，其中該載體包含至少兩種不同的天然存在的未煅燒硅藻土，后者在衍生出它們的硅藻的結構類型上不同。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于將SO2氧化成SO3的催化劑本專利技術涉及一種用于將SO2氧化成SO3的催化劑及其生產方法以及其在將SO2氧化成SO3的方法中的用途。硫酸在當前基本上僅通過在接觸/ 二次接觸方法中將二氧化硫(SO2)氧化成氧化硫(SO3)并隨后水解而得到。在該方法中，在多個串聯排列的絕熱層(床)中在含釩催化劑上借助分子氧將SO2氧化成S03。進料氣體的SO2含量通常為O. 01-50體積％且o2/so2比為O. 5-5。優選的氧源是空氣。在各床中部分二氧化硫反應，其中在每種情況下在各床之間冷卻該氣體(接觸方法)。形成的303可以通過中間吸附由氣流除去，以實現更高的總轉化率(二次接觸方法)。該反應取決于該床在340-680° C的溫度范圍內進行，最大溫度由于SO2含量降低隨著床數目增加而降低。當前的市售催化劑通常包含活性組分五氧化二釩(V2O5)以及堿金屬氧化物(M2O),尤其是氧化鉀K2O,但還有氧化鈉Na2O和/或氧化銫Cs2O,并且還有硫酸鹽。多孔氧化物如二氧化硅SiO2通常用作上述組分的載體。在反應條件下，在載體材料上形成堿金屬 焦硫酸鹽熔體并且活性組分以輕基硫酸鹽配合物(0X0 sulfate complex)形式溶于其中(Catal. Rev. - Sci. Eng.，1978，第17卷(2)，第203-272頁)。該催化劑稱為負載型液相催化劑。V2O5的含量通常為3-10重量％，而堿金屬氧化物的含量取決于所用品種和各種堿金屬的組合為6-26重量％，其中堿金屬與釩的摩爾比(Μ/V比)通常為2-5. 5。K2O含量通常為7-14重量％，而硫酸鹽含量為12-30重量％。此外，已經報道了使用許多其他額外的元素，例如鉻、鐵、鋁、磷、錳和硼。作為多孔載體材料，主要使用Si02。該類催化劑通常通過將各種活性組分，例如合適的釩化合物(V2O5、釩酸銨、堿金屬釩酸鹽或硫酸氧釩)與堿金屬鹽(硝酸鹽、碳酸鹽、氧化物、氫氧化物、硫酸鹽)，有時與硫酸和可以起成孔劑或潤滑劑作用的其他組分如硫、淀粉或石墨一起的水溶液或含水懸浮液與載體材料混合而以工業規模生產。在接下來的步驟中加工所得粘稠組合物而得到所需成型體并最終進行熱處理(干燥和煅燒)。該催化劑的性能首先由活性組合物含量、所用堿金屬類型和量、Μ/V比例以及任何其他促進劑的使用決定，其次也由所用載體材料的類型決定。在反應條件下穩定的載體材料有助于增加該熔體的表面積并因此增加可用溶解的活性組分配合物數目。該載體材料的孔結構在這里至關重要。小孔使液態穩定化并因此降低鹽熔體的熔點(React. Kinet.Catal. Lett.，1986，第30卷(I)，第9_15頁)且也產生特別高的表面積。這兩種效果在更低溫度范圍內，即根據在DD92905中的測定在〈400° C的溫度范圍內導致反應性提高。大孔在高溫(反應溫度>440° C)下特別適當，以避免傳輸限制。除了催化劑的催化活性外，其壽命也極為重要。壽命首先受與進料氣體一起由外部進入反應器中并逐漸在該床中聚集以及還經由包含在原料如二氧化硅載體中且在反應條件下變得可移動以及可與硫酸根離子反應且因此對該催化劑的性能具有不利影響的雜質進入反應器中的毒物影響。該類雜質的實例是堿土金屬化合物(例如鈣化合物)、鐵化合物或鋁化合物。此外，該催化劑還可以簡單地在極端條件下燒結并因此逐漸失去其活性表面積。在該床上的壓降也特別重要；該壓降應非常低且在該催化劑的壽命中很少提高。為此，新生產的催化劑必須具有非常好的機械性能。對該目的測量的典型參數例如為抗磨性或耐切削機穿透性(切削硬度)。此外，該催化劑的堆積密度也起重要作用，因為僅僅以此方式可以確保將特定、必要量的活性組合物引入給定反應器體積中。作為市售硫酸催化劑的惰性材料，主要使用基于SiO2的廉價多孔材料。合成的SiO2變型和天然的SiO2形式均在此使用。合成變型通常能夠適當設定所需載體性能如孔結構或機械穩定性。例如，RU2186620描述了使用沉淀硅膠作為硫酸催化劑的載體。DE 1235274公開了一種使用基于V205/K20/Si02的催化劑氧化SO2的方法，其中在不同操作溫度下使用具有適當匹配的孔微結構的催化劑。這些化合物例如可以通過使用特定的合成SiO2組分如沉淀的鈉水玻璃而得到。SU 1616-688描述了使用具有高表面積的無定形合成Si02。然而，該類組分的缺點 是較高的生產成本和材料成本。由于這一原因，在工業實踐中通常使用可以作為天然產物顯著更廉價地得到但通常在其性能上偏離所需最佳值的天然存在的二氧化硅(也稱為硅藻巖或硅藻土)。SU1803180的作者使用硅藻巖作為催化劑載體。CN1417110公開了一種用于氧化SO2的催化齊U，其基于V2O5和K2SO4并且其中所用硅藻巖源于中國特定的省份。硫酸催化劑的性能也可以通過純天然載體材料的預處理類型影響。例如，Fedoseev等報道了通過機械粉碎娃藻巖而改性f凡基硫酸催化劑的孔結構(最大值移向更小的孔)(Sbornik Nauchnykh Trudov-Rossiiskii Khimiko-TekhnologicheskiiUniversitet im. D. I. Mendeleeva (2000), (178, Protsessy i Materialy KhimicheskoiPromyshlennosti), 34-36C0DEN :SNTRCV)。這導致改進的機械穩定性。該改性的缺點首先是使用額外的操作步驟(粉碎該載體12小時)，其次是由此引起的催化活性降低。SU 1824235描述了一種用于高溫方法的將SO2氧化成SO3的催化劑,其中所用娃藻巖載體包含10-30重量％粘土礦物且在600-1000° C下煅燒，然后在與實際活性組分混合之前粉碎,其中至少40%的煅燒硅藻巖具有的粒徑〈10 μ m。在該實施例中，也必需額外的操作步驟(粉碎)。許多文獻描述了通過聯合使用天然和合成的SiO2變型來優化催化劑性能。DE400609公開了一種用于氧化SO2的催化劑，其在具有限定孔結構的載體材料上包含釩化合物和堿金屬化合物，其中將具有不同孔徑的不同SiO2組分以限定的比例相互混合，從而使所得載體具有高比例的直徑<200nm的孔。類似方法描述于WO 2006/033588、WO2006/033589和RU2244590中。在其中描述了用于氧化SO2的催化劑，其基于V2O5、堿金屬氧化物、硫氧化物和SiO2并且具有與相應操作溫度范圍匹配的低模態(oligomodal)孔分布。該限定的孔微結構例如可以通過將合成二氧化硅和天然硅藻巖組合而設定。RU2080176描述了通過向硅藻巖中加入在硅的生產中得到的SiO2廢料而對基于V205/K20/S04/SiO2的硫酸催化劑的硬度和活性的積極影響。類似效果由于向硅藻巖中加入硅溶膠而在SU1558-463中發現。US 1952057、FR 691356、GB 337761 和 GB 343441 描述了組合使用天然硅藻巖與呈合適鉀水玻璃形式的合成Si02。該合成硅組分由水溶液施用于硅藻巖，例如通過沉淀，從而最終得到可以用合適活性組分浸潰的嵌入SiO2的硅藻巖顆粒。以此方式生產的催化劑顯示出改進的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：M·克拉梅爾，M·舒伯特，T·勞滕扎克，T·希爾，R·科爾納，F·羅索夫斯基，J·齊爾克，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：
國別省市：
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