专利名称：一种硫酸生产用钒催化剂的活性相的制备方法
技术领域：
本发明属于催化技术领域，具体涉及一种硫酸生产用钒催化剂的活性相的制备方法。
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，有中温型和低温型两种，中温型钒催化剂一般用于转化器的一、二、三段，操作温度一般要求高于420℃，不超过600℃，具有较好的中温活性；低温型钒催化剂一般用于转化器一段上部和四段、五段，操作温度一般要求高于410℃，具有较好的低温活性，有利于提高硫酸转化器中SO2转化为SO3的总转化率。在两转两吸流程的硫酸生产装置中组合装填传统的中、低温型钒催化剂，可使SO2最终转化率达到99.5％。
钒催化剂的现有制造方法目前钒催化剂一般为钒—钾—硅体系。其活性相的制造方法为将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钒催化剂的活性相的制备方法，用此活性相制造的催化剂比传统的钒催化剂具有更高的活性和热稳定性，能满足更高的SO2总转化率需要。
本发明方法生产出的钒催化剂比传统的钒催化剂具有更好的催化性能，将此催化剂替代传统的钒催化剂用于硫酸生产中。
本发明是这样来实现的，通过改变钒催化剂活性相的制备工艺，改变活性相的形态，使其在钒催化剂的制造过程中具有更好的分散性，并且，活性相中的部分物质在钒催化剂制造过程中起造孔剂的作用，有利于改善钒催化剂的孔结构。它主要包括以下内容以偏钒酸盐为原料，在还原剂存在下，温度50～100℃下，发生氧化还原反应，生成含有四价钒盐的活性相溶液；然后按催化剂配方将活性相溶液与碱金属硫酸盐、酸式磷酸盐或磷酸、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；适用的催化剂配方为V2O55.0～8.5％(重量)K2O/V2O5(摩尔比)2.5～4.5碱金属硫酸盐0～15.0％(重量)酸式磷酸盐或磷酸0～5.0％(重量)其余为精制硅藻土。
本发明所用的偏钒酸盐可以是偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸钠其中的一种，也可以是其中的两种或三种的混合物；还原剂为草酸；硅藻土可以是山东临朐硅藻土、东北长白硅藻土、浙江嵊县硅藻土和云南寻甸硅藻土中的一种，也可以是其中的两种的混合物。
本发明制备的钒催化剂，适用于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
样品配方V2O58.0％、K2O/V2O52.7(摩尔比)其余为山东临朐精制硅藻土和东北长白硅藻土；采用传统生产工艺。将KOH用蒸汽溶化，并与V2O5在热煮条件下制得K2O/V2O5为2.7(摩尔比)的KVO3与KOH混合溶液(简称钒水)，制备的钒水的V2O5浓度为242g/L，K2O/V2O5为2.7。然后将33.1ml的钒水用13.4ml1∶1的硫酸中和制得V2O5和K2SO4胶体沉淀物，将胶体沉淀物与43.0g山东临朐精制硅藻土和46.2g东北长白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100g钒催化剂。
样品测试催化剂样品粒度为φ5×6～6.5mm。活性测试条件转化器采用夹套式单管反应器，其管径为φ36×2mm，测温热电偶套管位于转化器的中心，其管径为φ8×1.5mm；催化剂装量30ml；催化剂粒度6～6.5mm；空间速度3600h；进气SO2的体积百分数10±1％余为空气；系统压力常压；活性检测温度485℃；耐热温度和时间700℃5h；以SO2的转化率表示活性的高低。
活性测试结果列于表一，其中样品1-1、2-1、3-1、4-1为采用传统工艺制备的钒催化剂，样品1-2、2-2、3-2、4-2为采用新的钒催化剂的活性相制备方法制备的钒催化剂。
表一 活性测试结果
由测试结果可看出，采用本发明方法制备的钒催化剂的活性明显高于采用传统工艺制备的钒催化剂，表明本发明制备的钒催化剂的性能有明显的提高，能满足更高的SO2总转化率要求。
权利要求
1.一种硫酸生产用钒催化剂的活性相的制备方法，其特征在于以偏钒酸盐为原料，在还原剂的存在，温度50～100℃下发生氧化还原反应，生成含有四价钒盐的活性相溶液；然后按催化剂配方将活性相溶液与碱金属硫酸盐、酸式磷酸盐或磷酸、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；适用的催化剂配方为V2O55.0～8.5％(重量)K2O/V2O5(摩尔比)2.5～4.5碱金属硫酸盐0～15.0％(重量)酸式磷酸盐或磷酸0～5.0％(重量)其余为精制硅藻土。
2.一种如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所用的钒盐可以是偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸钠其中的一种，也可以是其中的两种或三种的混合物。
3.一种如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所用的还原剂为草酸。
4.一种如权利要求1所述的制造方法，硅藻土为山东临朐硅藻土、东北长白硅藻土、浙江嵊县硅藻土和云南寻甸硅藻土中的一种，也可以是其中的两种的混合物。
5.如权利要求1所述的制造方法中的助剂在混碾时加入或在制备的活性相溶液中加入。
全文摘要
一种硫酸生产用钒催化剂的活性相的制备方法，属于催化剂制造技术领域。主要是通过改进活性相的制备方法，制得硫酸生产用钒催化剂。采用本发明方法制备的硫酸生产用钒催化剂具有更好的活性。该催化剂适用于硫酸生产装置的转化器的任何部分。
文档编号B01J27/198GK1417110SQ0214850
公开日2003年5月14日 申请日期2002年12月11日 优先权日2002年12月11日
发明者田先国, 张秋菊, 黄建明 申请人:南化集团研究院