专利名称：湿法转化制硫酸的钒催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于催化技术领域，具体涉及一种湿法转化制硫酸用的钒催化剂及其制备方法。
背景技术：
钒催化剂用于硫酸生产装置中将SO2氧化转化为SO3。传统钒催化剂为钒-钾(钠)-硅体系，以五氧化二钒为活性组分，硫酸钾、硫酸钠为助剂，山东硅藻土、东北硅藻土或两者混合作为载体，有中温型和低温型两种，该催化剂主要用于传统的二氧化硫的催化氧化，即干法转化工艺，在二氧化硫的催化氧化的过程中没有水蒸汽的存在。
硫化氢制酸采用的是湿法转化工艺，其特点是原料气体中含有大量的水蒸汽，二氧化硫的催化氧化的过程是在含有大量的水蒸汽的条件下进行的。
我国已建立的小型的硫化氢制酸装置主要用于处理焦化厂煤气，所用钒催化剂为普通型钒催化剂，工艺指标控制不是十分严格，开工率较低，湿法转化用钒催化剂在我国还是空白。
钒催化剂的现有制造方法目前钒催化剂的制造方法为将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得符合要求的KVO3与KOH混合溶液(简称钒水)，然后将钒水用硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物。然后按规定比例将胶体沉淀物与助剂、精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装等工序制成钒催化剂。
发明内容
本发明的目的是要提出一种湿法转化制硫酸的钒催化剂产品及其制造方法，此催化剂能适应湿法转化制硫酸的工艺要求，具有高的活性和强度，能满足湿法转化制硫酸对SO2总转化率和催化剂强度的需要。
本发明生产出的钒催化剂具有更好的催化性能，此催化剂能用于湿法转化制硫酸生产中。
针对湿法转化的特点和湿法制酸的工艺情况，本发明使用合适的钒催化剂载体，通过对钒催化剂配方和工艺改进，生产出性能优良的湿法转化专用型钒催化剂，以满足湿法制酸发展的需要。针对湿法转化原料气中含有约10％的水分，通过添加助剂，增加钒催化剂的抗水性、使其具有足够的强度和抗粉化性。通过改进钒催化剂的配方，提高其在较宽温度范围内(400℃～500℃)的活性。
本发明是这样来实现的，以浙江硅藻土为载体，在传统的钒-钾(钠)-硅体系中添加助剂，使其具有更高的活性和热稳定性。它主要包括以下内容按催化剂配方将活性相与碱金属硫酸盐、助剂、精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装等工序制成钒催化剂。钒催化剂配方(wt)为V2O56.5％～8.0％、K2O/V2O53.0～4.0、助剂3.0％～10.0％其余为硅藻土。
本发明所用的助剂是硫酸钠、磷酸、磷酸钠、酸式磷酸钠中的一种，也可以是两种的混合物；硅藻土优选浙江嵊县硅藻土。
本发明制备的钒催化剂，适用于湿法转化制硫酸生产装置的转化器的任何部分。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明的内容实施例1样品配方V2O56.5％、K2O/V2O54.0(摩尔比)、硫酸钠3.0％，其余为浙江嵊县硅藻土。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为4.0的KVO3与KOH混合溶液(以下简称钒水)，制备的钒水的V2O5浓度为265.9g/L、K2O/V2O5为4.0。然后将24.4ml的钒水用15.8ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与3.0g硫酸钠、75.4g浙江嵊县精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100.0g钒催化剂。
实施例2样品配方V2O58.0％、K2O/V2O53.5(摩尔比)、硫酸钠3.1％、磷酸1.0％，其余为浙江嵊县硅藻土。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为3.5的KVO3与KOH混合溶液，制备的钒水的V2O5浓度为265.9g/L、K2O/V2O5为3.5。然后将30.1ml的钒水用17.0ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与3.1g硫酸钠、1.0ml磷酸、71.4g浙江嵊县精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100.0g钒催化剂。
实施例3样品配方V2O57.0％、K2O/V2O54.0(摩尔比)、硫酸钠3.3％、磷酸1.0％，其余为浙江嵊县硅藻土。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为4.0的KVO3与KOH混合溶液，制备的钒水的V2O5浓度为265.9g/L、K2O/V2O5为4.0。然后将26.3ml的钒水用17.0ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与3.3g硫酸钠、1.0ml磷酸、72.3g浙江嵊县精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100.0g钒催化剂。
实施例4样品配方V2O57.0％、K2O/V2O53.5(摩尔比)、硫酸钠5.5％，其余为浙江嵊县硅藻土。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为3.5的KVO3与KOH混合溶液，制备的钒水的V2O5浓度为265.9g/L、K2O/V2O5为3.5。然后将26.3ml的钒水用14.9ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与5.5g硫酸钠、73.7g浙江嵊县精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100.0g钒催化剂。
实施例5样品配方V2O57.0％、K2O/V2O53.5(摩尔比)、硫酸钠8.2％，其余为浙江嵊县硅藻土。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为3.5的KVO3与KOH混合溶液，制备的钒水的V2O5浓度为265.9g/L、K2O/V2O5为3.5。然后将26.3ml的钒水用14.9ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与8.2g硫酸钠、70.6g浙江嵊县精制硅藻土等加入碾子中混合均匀，加水碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、等工序制成100.0g钒催化剂。
样品测试1.活性测试催化剂样品粒度为φ12×4.5×(10～15)mm。
活性测试条件转化器采用夹套式单管反应器，其管径为φ36.0×2.0mm，测温热电偶套管位于转化器的中心，其管径为φ8.0×1.5mm；催化剂装量30ml；催化剂粒度3.35～4.0mm；空间速度3600h-1；进气SO2的体积百分数10％±1％，水蒸气10％左右，余为空气；系统压力常压；活性检测温度410℃、485℃；耐热温度和时间700℃、5h；以SO2的转化率表示活性的高低。
2.强度测试催化剂样品粒度为φ12.0×4.5×(10～15)mm。
强度测试条件颗粒径向抗压碎强度的测定方法按GB/T3635的规定进行。强度测定采用智能颗粒强度试验机，精度1级，量程0～250N。
酸泡强度测试条件将样品颗粒在1∶1H2SO4中浸泡24h后，吸干酸液，按强度测试条件进行测定。活性测试结果列于表1，强度测试结果列于表2。
表1活性测试结果
表2强度测试结果
由表1测试结果可看出，采用本发明方法制备的湿法制酸专用钒催化剂在较宽温度范围内(400℃～500℃)具有高活性，兼有中、低温钒催化剂的性能。表2测试结果表明本发明制备的钒催化剂具有高强度。因此，本发明制备的钒钒催化剂能满足湿法转化制硫酸对SO2总转化率和催化剂强度的需要。
权利要求
1.一种湿法转化制硫酸的钒催化剂，其特征在于催化剂配方(wt)为V2O56.5％～8.0％、K2O/V2O53.0～4.0、助剂3.0％～10.0％，其余为硅藻土。
2.一种如权利要求1所述的催化剂，其特征在于助剂是硫酸钠、磷酸、磷酸钠、酸式磷酸钠中的一种或一种以上的混合物。
3.一种如权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于硅藻土是浙江嵊县硅藻土。
4.一种如权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于按催化剂配方将活性相与碱金属硫酸盐、助剂、精制硅藻土加入碾子中混合均匀，碾压紧密，成为可塑性物料，再经挤条、干燥、焙烧、过筛和包装工序制成钒催化剂。
全文摘要
一种湿法转化制硫酸的钒催化剂及其制备方法，属于催化剂制造技术领域。催化剂的配方(wt)为V
文档编号C01B17/79GK1657402SQ20041006616
公开日2005年8月24日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者田先国, 张秋菊, 孙远龙, 殷惠琴 申请人:南化集团研究院