工业制硫酸钒催化剂概要

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1、工业制硫酸钒催化剂概要一、钒催化剂的组成、应用及特点硫酸是一种基本的化工原料，我国的硫酸产量已居全球第一位，目前我国主耍采用接触法生产硫酸，其工艺屮二氧化硫氧化的催化剂是生产的关键。它的发展经历了以氮氧化合物催化作用的气一液反应（铅室法和塔室法），以铂为催化剂，石棉、硫酸镁或硅胶为载体的气一固反应，但是铂价格昂贵，对毒物（砷、氟）敏感，易中毒失活，使用受到限制，因此它被活性好、抗毒性强、价廉易得的钒催化剂取代。目前工业上使用的钒系催化剂是以V2O5为活性组分、以碱金属的硫酸盐（K2SO4或Na2SO4）为助催化剂、以硅藻土为载体的多组分催化剂，通称为钒一钾（钠）

2、一硅体系催化剂。二、钒催化剂的制备制备钒催化剂可采用浸渍法，也可采用混合法，我国制备该种催化剂使用湿混法，混合工序在轮碾机上进行（也称为混碾法）。按照波列斯可夫（Eopeckob）的看法，在使用温度（400〜600°C）下，载体表面上的V2O5—K2SO4组分处于熔融状态，催化反应实际上是在熔融液层中进行.因此可以认为，V2O5—K2SO4组分与载体初次混合后，在焙烧过程（500〜550°C）还可以进一步混合，采用混合法制备工艺可以制得合乎要求的催化剂.其制备流程如图1天然硅藻土经水洗、酸处理、过滤、洗涤、干燥除去AI2O3、Fe3O4等杂质并改善物性结构，得精

3、制硅藻土。原料五氧化二钒经溶解净化处理，再经沉淀除去铁杂质，即得钒盐溶液。2KVO3+H2SO4一V2O5+K2SO4+H2O2K3VO4+3H2SO4—V2O5+3K2SO4+3H2O3KOH+H2SO4—K2SO4+H2O按一定比例将屮和好的V2O5—K2SO4混合物与准确称量的精制硅藻土倒人轮碾机，并加适量水充分碾压成可塑性物料，碾压好的物料加人螺旋挤条机成型，制成直径5mm的圆柱体，并在链带式（链板）干燥器上干燥，己干燥的物料送人贮斗，经摆动筛到滚筒式焙烧炉（合金转窖）焙烧。焙烧温度控制在500°C—550°C之间，焙烧时间约90min。最后经冷却、过筛

4、、气密包装，即可得到产品。三、影响催化剂质量的因素1、碾压时间。原料的混合在轮碾机上进行，碾压兼有分散与混合两种作用。通过碾压，不但可以将块状物料（硅藻土、五氧化二钒）分散开来，而且能使各个组分适当互混，制成比较均匀的多组分体系。一般说來，在时间限度之前，活性与强度皆随碾压时间而提高；超过限度以后，虽然强度可以继续上升，但活性反而有所下降。2、焙烧时间和温度。钒系催化剂在焙烧过程中，温度是一个十分重要的因素。焙烧温度不应该低于500°C。焙烧时间一般控制在90min。通过焙烧，可以增大催化剂的机械强度，除去造孔剂硫磺和杂质有机物，以形成良好的孔结构，使V2O5与

5、K2SO4共熔，并在载体上重新分配，以及将催化剂进行SO2的预饱和稳定活性等。对于K2O/V2O5—2〜3的催化剂，在500—550°C温度下焙烧，可以保障V2O5—K2SO4组分处于熔融状态(最低熔融温度为430°C),有利于它们互相扩散，弥补混合法分散度较低的不足之处。如果温度过低，时间太短，有机杂质没有除尽，硫磺未能充分发挥作用，活性下降；温度过高，时间太长，可能使硫磺、有机杂质急速氧化，放出大量的燃烧热，造成催化剂严重烧结。3、硅藻土质量。钒催化剂的载体是硅藻土，它的化学组成、机械强度、比表面积、孔径分布和孔容对催化剂的活性、使用寿命和装填量有决定性的影

6、响，是影响钒催化剂质量的重要因素。能够作为钒催化剂载体的硅藻土必须纯净，并具有合适的物理结构，一般要求w(SiO2)>85%,w(Fe2O3)<l.0,w(A12O3)=2.0%〜4.0%,孔容积大于1.2mL/g,比表面积大于30m2/go四、失活及再生1、失活的原因(1)、水酸雾和矿尘的影响单纯的水蒸汽对催化剂影响不大,但若与S03。结合，生成酸雾,再与矿尘作用，会生成硫酸铁而结皮，增加通气阻力。水和酸雾还可能使催化剂组分中碱金属钾盐作用析出，生成一种低熔点混合物，也会出现结块现象，导致系统阻力增加，影响转化效率。水份、酸雾净化指标应按原化工部的规定，

7、即进转化：水份克/m3;酸雾<0.005克/m3(二级电雾流程)或0.03克/m3(—级电雾或文氏管除雾流程)；矿尘净化指标建议控制在不超过1毫克/m3”。(2)、砷、氟的影响炉气中砷含量高，可使催化剂中毒，活性下降。炉气中氟含量高,会使催化剂粉化,破坏机械强度，同时氟会腐蚀设备，降低设备使用寿•命。砷净化指标，建议控制在1毫克/m3以下;氟净化指标，建议控制在不超过5毫克/m32、催化剂再生硫酸工业生产中所用的钒催化剂在转化器中，经过一定时间的运行,饱受水份及S02气体的冲击，其强度逐渐降低，以至碎裂，导致床层阻力逐渐加大，转化率下降，终于难以维持生产，

8、必须更换新催化剂。而弃掉