本發(fa)明屬于催化(hua)技術領域，具體涉及(ji)(ji)一種高濃度轉化(hua)氣硫酸生產(chan)(chan)用釩催化(hua)劑產(chan)(chan)品(pin)及(ji)(ji)其制備方法。

背景技術：

釩催化劑用于硫酸生產裝置中將SO₂氧化轉化為SO₃。傳統釩催化劑為釩—鉀（鈉）—硅體系，以五氧化二釩為活性組分，硫酸鉀、硫酸鈉為助劑，山東硅藻土、東北硅藻土或兩者混合作為載體。有中溫型和低溫型兩種，中溫型釩催化劑操作溫度一般要求高于420℃，不超過600℃，具有較好的中溫活性；低溫型釩催化劑操作溫度一般要求高于410℃，具有較好的低溫活性，有利于提高硫酸轉化器中SO₂轉化為SO₃的總轉化率。在兩轉兩吸流程的硫酸生產裝置中，一般在轉化器一段上部和四段裝填低溫型釩催化劑，其余部分裝填中溫型釩催化劑，可使SO₂最終轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)率(lv)達到99.8%，但(dan)由于一次轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)率(lv)很難(nan)保持(chi)(chi)在(zai)95%以上，致使最終轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)率(lv)很難(nan)保持(chi)(chi)在(zai)99.8%，導致總轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)率(lv)下降，尾氣(qi)排放超標。

釩催化劑的(de)現有(you)制造方法：

目前釩催化劑的制造方法為將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得符合要求的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，然后將釩水用硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠(jiao)(jiao)體(ti)沉淀(dian)物(wu)(wu)。然后按(an)規定比例將膠(jiao)(jiao)體(ti)沉淀(dian)物(wu)(wu)與助劑、精制硅藻土(tu)等(deng)加入碾子中混(hun)合均勻，碾壓緊密，成(cheng)為(wei)可塑性(xing)物(wu)(wu)料，再經(jing)擠條、干燥(zao)、焙燒(shao)、過篩和包(bao)裝(zhuang)等(deng)工序(xu)制成(cheng)釩催化劑。

技術實現要素：

本發明的目的是要提出一種高濃度轉化氣硫酸生產用釩催化劑產品及其制備方法，此催化劑比傳統的釩催化劑在高濃度轉化氣中（高SO₃氣氛）具有更高的活性和熱穩定性，應用于一次轉化的末端（傳統為中溫型釩催化劑），提高一次轉化率，能滿足硫酸生產對SO₂總轉化率的需要。

本發明是這樣來實現的，催化劑配方為V₂O₅ 7.5～8.5% K₂O/V₂O₅ 3.0～4.0 Na₂SO₄ 3.0～6.0 助劑 0.5～2.0% 大孔二氧化(hua)硅載體 8.0～20.0% 其余為精制硅藻土。

本發(fa)明是以精(jing)制硅藻(zao)土和(he)(he)大孔二氧(yang)化(hua)硅為載體，在(zai)傳統的釩—鉀(jia)（鈉）—硅體系中添加(jia)助(zhu)劑、大孔二氧(yang)化(hua)硅，增加(jia)活性組分的負載量(liang)，使其在(zai)高濃度轉化(hua)氣中具有更高的活性和(he)(he)熱(re)穩定性。

本發(fa)明(ming)催(cui)化劑(ji)(ji)制(zhi)備主要包括：按催(cui)化劑(ji)(ji)配方將活(huo)性相與堿金屬(shu)硫酸鹽、助劑(ji)(ji)、精(jing)制(zhi)硅藻土與大孔(kong)二氧化硅載體等加(jia)入碾(nian)子中(zhong)混(hun)合均(jun)勻，碾(nian)壓緊密，成為可(ke)塑性物料，再經擠條、干燥、焙燒、過篩和包裝等工(gong)序制(zhi)成釩催(cui)化劑(ji)(ji)。

所述助(zhu)劑(ji)加入方式(shi)是在制備活(huo)性相時(shi)加入。

本(ben)發明所(suo)用的助劑是磷酸、氫氧化(hua)銫、硫酸銫中的一(yi)種(zhong)，也(ye)可以是兩種(zhong)的混合(he)物。

所述大孔二氧化硅載體為(wei)平(ping)均(jun)孔徑在100～500nm。

所(suo)述精(jing)制硅藻土(tu)是浙(zhe)江硅藻土(tu)、云南硅藻土(tu)、長白硅藻土(tu)中的(de)一種，也(ye)可以是兩種的(de)混合物。

本發明制備的(de)釩催化劑，適(shi)用于硫(liu)酸生產裝置(zhi)的(de)轉(zhuan)化器一次轉(zhuan)化的(de)末(mo)端部分(fen)。

本發明(ming)生產(chan)出的(de)釩催化(hua)(hua)劑(ji)比(bi)傳統(tong)的(de)釩催化(hua)(hua)劑(ji)在高濃度轉化(hua)(hua)氣中具有更好的(de)催化(hua)(hua)性能，此催化(hua)(hua)劑(ji)能替(ti)代傳統(tong)的(de)釩催化(hua)(hua)劑(ji)用于硫酸生產(chan)中。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說(shuo)明(ming)(ming)本(ben)發明(ming)(ming)的內容：

實施例1

樣品配方 V₂O₅ 8.0% 、K₂O/V₂O₅ 3.7（摩爾比）、Na₂SO₄ 3.7%、磷酸 1%、大孔二氧化硅8.0%、其余為精制長白硅藻土；采用傳統生產工藝。將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得K₂O/V₂O₅為3.7的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，制備的釩水的V₂O₅濃度為266g/L，K₂O/V₂O₅為3.7。然后將30.1ml的釩水用17.9ml1∶1的硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠體沉淀物，將膠體沉淀物與3.7 g Na₂SO₄、1ml磷酸(suan)、8.0g大孔(kong)二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)和59.8g東北(bei)長白(bai)硅(gui)藻(zao)土等加入碾子中混合(he)均勻，加水碾壓緊密，成為可(ke)塑性物料，再經擠(ji)條、干燥、焙燒(shao)、等工序(xu)制(zhi)成100g釩催化(hua)劑(ji)。

實施例2

樣品配方 V₂O₅ 7.5% 、K₂O/V₂O₅ 4.0（摩爾比）、Na₂SO₄ 4.1%、硫酸銫 0.9%、大孔二氧化硅13.0%、其余為精制云南硅藻土；采用傳統生產工藝。將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得K₂O/V₂O₅為4.0的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，制備的釩水的V₂O₅濃度為266g/L，K₂O/V₂O₅為4.0。然后將28.2ml的釩水用18.2ml1∶1的硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠體沉淀物，將膠體沉淀物與4.1 g Na₂SO₄、0.9g硫酸銫(se)、13.0g大孔二(er)氧化(hua)硅(gui)、52.7g精制云南硅(gui)藻土等加入碾(nian)子中混(hun)合均勻，加水碾(nian)壓緊密，成(cheng)為可塑性物料，再(zai)經擠條、干(gan)燥、焙燒、等工序制成(cheng)100g釩催化(hua)劑。

實施例3

樣品配方 V₂O₅ 8.2% 、K₂O/V₂O₅ 3.5（摩爾比）、Na₂SO₄ 5.5%、磷酸 1%、大孔二氧化硅18.0%、其余為精制浙江硅藻土；采用傳統生產工藝。將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得K₂O/V₂O₅為3.5的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，制備的釩水的V₂O₅濃度為266g/L，K₂O/V₂O₅為3.5。然后將30.8ml的釩水用17.4ml1∶1的硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠體沉淀物，將膠體沉淀物與5.5 g Na₂SO₄、18.0g大孔二氧(yang)化(hua)硅(gui)、47.0g精制(zhi)浙(zhe)江(jiang)硅(gui)藻土(tu)等加入碾(nian)子中混合均勻，加水碾(nian)壓緊密(mi)，成(cheng)為可(ke)塑(su)性物(wu)料，再經擠條、干(gan)燥、焙燒、等工序制(zhi)成(cheng)100g釩催化(hua)劑。

實施例4

樣品配方 V₂O₅ 7.8% 、K₂O/V₂O₅ 3.8（摩爾比）、Na₂SO₄ 3.1%、氫氧化銫 1.5%、大孔二氧化硅10.6%、其余為精制長白硅藻土；采用傳統生產工藝。將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得K₂O/V₂O₅為3.8的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，制備的釩水的V₂O₅濃度為266g/L，K₂O/V₂O₅為3.8。然后將29.3ml的釩水和1.5 g氫氧化銫混合均勻，用18.0ml1∶1的硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠體沉淀物，將膠體沉淀物與3.1 g Na₂SO₄、10.6g大孔二氧化(hua)硅(gui)、55.5g精制(zhi)長白硅(gui)藻土等加入碾子中混合均勻，加水碾壓緊密，成(cheng)為可塑性物料，再經擠條(tiao)、干燥、焙燒、等工序(xu)制(zhi)成(cheng)100g釩催化(hua)劑。

對比例(li)（中溫(wen)型釩(fan)催化劑(ji)）

樣品配方 V₂O₅ 8.0% 、K₂O/V₂O₅ 2.7（摩爾比）、其余為精制長白硅藻土；采用傳統生產工藝。將KOH用蒸汽溶化，并與 V₂O₅在熱煮條件下制得K₂O/V₂O₅為2.7的KVO₃與KOH混合溶液(簡稱釩水)，制備的釩水的V₂O₅濃度為266g/L，K₂O/V₂O₅為2.7。然后將30.1ml的釩水用13.1ml1∶1的硫酸中和制得V₂O₅和K₂SO₄膠(jiao)體沉(chen)淀物，將膠(jiao)體沉(chen)淀物與82.0g精制長白硅藻(zao)土(tu)等(deng)加(jia)入碾子中混合均勻，加(jia)水(shui)碾壓緊密，成為可塑性(xing)物料(liao)，再經擠條、干燥、焙燒、等(deng)工序制成100g釩催化劑。

樣品測試

催(cui)化(hua)劑(ji)樣品：粒度為φ5×5～8mm。

活性測試條件：

轉(zhuan)(zhuan)化(hua)器(qi)(qi)：采用夾套(tao)式單管反應(ying)器(qi)(qi)，其管徑為φ36×2mm，測(ce)溫熱電(dian)偶套(tao)管位于轉(zhuan)(zhuan)化(hua)器(qi)(qi)的(de)中心(xin)，其管徑為φ8×1.5mm；

催化劑裝(zhuang)量：30ml；

空間速度：3600 h；

進氣SO₂的體積百分數：2%、SO₃的(de)體積百分(fen)數：8% 余為空氣；

系統壓力：常壓；

活性檢測溫度： 440℃；

以SO₂的轉化率表示活性的高低。

活性測(ce)試結果(guo)列于表(biao)一。

表一(yi) 活性測試(shi)結果

。

由測試結果可看出，采用本發明方法制備的釩催化劑在高濃度轉化氣中（高SO₃氣氛）的活性明顯高于傳統的釩催化劑，表明本發明制備的釩催化劑的性能有明顯的提高，應用于一次轉化的末端，能提高一次轉化率，滿足硫酸生產對SO₂總轉化率的需要。