一种二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂及其制备方法，以硅藻土为载体负载有V2O5，还含有氧化铯和氧化镧，原料中以质量百分比计含有：4~5.5%的V2O5、0.01~5%的含铈化合物、1~3%的硫代硫酸盐、1~10%的含铯化合物、0.01~5%的含镧化合物和0.5~7%的表面活性剂和有机高分子化合物，成品纳米钒催化剂中的V2O5为纳米级别，起燃温度为340~350℃，催化反应的操作温度为360~370℃，催化反应采用转换器3+2流程时，SO2体积浓度为3~12%，总转化率≥99.7%，SO2排空量≤400mg/m3。制备的催化剂起燃温度低、活性高，使用稳定性高、抗压强度好、磨耗低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于在硫酸生产中将二氧化硫氧化成三氧化硫的钒催化剂，特别是涉及一种低温二氧化硫氧化制硫酸纳米钒催化剂及其制备方法。
技术介绍
我国硫酸钒催化剂生产已有几十年的历史，长期以来，一直沿用如下工艺步骤① 用水清洗并用稀硫酸热煮硅藻土，清除硅藻土中狗203, Al2O3等杂质，使其中S^2的含量达到85%wt以上；②将V2O5与KOH溶液反应，使之变成KVO3溶液；③KVO3溶液与浓硫酸并流滴加到水中，中和反应后形成胶状物，此步反应中由于使用的是浓硫酸，所以当浓硫酸加入水中时，反应非常剧烈，放出大量的热量，容易引起局部结晶，结晶颗粒大，在胶状物中形成大的胶团；④将精制硅藻土、胶状物、元明粉、磷酸和硫磺计量导入碾子中进行充分混碾；⑤ 将混碾后的物料通过挤条机成型后，烘干，煅烧，形成产品。该产品低温活性低，机械强度不高，磨耗率高，起燃温度高，热稳定性差，使用一段时间后，活性就下降很快，转化率下降，造成SA超标排放。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的反应不易控制，起燃温度高等缺点，本专利技术提供，反应温和，催化剂在低温条件下，具有高活性和高稳定性的，能够降低尾气Sh排放量。本专利技术的技术方案为一种二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂，以硅藻土为载体负载有V2O5，同时还含有氧化铯和氧化镧，原料中以质量百分比计含有Γ5. 5%的V205、 0. 0Γ5%的含铈化合物、广3%的硫代硫酸盐、广10%的含铯化合物、0. 0Γ5%的含镧化合物和0. 5^7%的表面活性剂和有机高分子化合物，成品纳米钒催化剂中的V2O5为纳米级别，起燃温度为34(T350°C，催化反应的操作温度为36(T370°C，催化反应采用转换器3+2流程时， SO2体积浓度为3 12%，总转化率彡99. 7%，SO2排空量彡400mg/m3。所述的硫代硫酸盐为硫代硫酸钾或硫代硫酸钠。所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸三乙醇胺中的任一或任两种；所述的有机高分子化合物为聚乙二醇、聚吡咯烷酮、聚苯乙烯、羧甲基纤维素、聚丙酰胺、聚氧乙烯中的任一或任两种。所述的含镧化合物为氧化镧或硝酸镧。所述的含铯化合物为CsOH、Cs2SO4或者Ci^2O7中的任意。所述的含铈化合物为氧化铈或硝酸铈。制备所述的二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂的方法，第一步2Κ .ΓΧ 0ΗΗ.’Λ ...................AaVO广Η,Ο ；第二步XaVO,，HiSOi ++++++++++++V,(λ - K:S0i/'Xa,S0, ‘ HI)；第三步和精制硅藻土、元明粉、磷酸、硫磺计量导入碾子中进行充分混碾；第四步将混碾后的物料成型、烘干、煅烧，形成矾催化剂，在第一步的KOH或NaOH溶液中添加表面活性剂和有机高分子化合物作为结构导向剂； 在第二步中采用稀硫酸，将KVO3或NaVO3溶液滴加到稀硫酸中并控制pH值为2 4，反应形成溶液；若使用可溶性的含铯化合物、含镧化合物或含铈化合物则在此步骤加入溶液中；第三步，混碾时加入硫代硫酸盐，若使用不可溶的含铯化合物、含镧化合物或含铈化合物则在此步骤中加入一起混碾。第二步反应控制中和温度彡30°C。所述的稀硫酸为质量百分比浓度为2(Γ70%。第三步，将第二步得到的溶液快速、均勻的以喷雾的形式喷到硅藻土上。有益效果1.起燃温度低2(T40°C，进转化器气体操作温度可以降低到36(T370°C，降低了硫酸生产的能耗。2.低温活性高，本专利技术产品具备比同类传统催化剂高3(Γ40%的转化率。可控制尾气中二氧化硫含量不高于lOOppm。3.稳定性高，本专利技术产品经过2000小时寿命考察后，活性仍然基本保持不变 (士 1%)。4.加入了一种或两种表面活性剂和有机高分子化合物作为纳米钒颗粒的结构导向剂，同时有机表面活性剂的加入还能有效提高钒催化剂的孔容、孔径、比表面积，提高钒催化剂的活性。5.采用稀硫酸，反应温和，反应温度容易控制，不易形成胶团，可以形成均勻的溶液而不是通常的凝胶状，反应充分，生成的五氧化二钒为纳米级别，而且混碾时，溶液直接喷雾状喷洒在硅藻土上，与硅藻土的接触更充分，所以达到同样的催化效果，本专利技术的催化剂原料中的五氧化二钒的用量仅需要占催化剂总质量的Γ5. 5%。6.加入含镧化合物，可以有效提高催化剂的热稳定性，和高温烧结能力，使催化剂在长期高温下依然能保证其活性不衰退，可以有效延长使用寿命。7.加入含铈化合物是因为焙烧后得到的氧化铈具有独特的储放氧性能，催化剂的活化氧气的能力明显提高，可以加快惰性的V4+氧化成V5+的反应速率，钒催化剂的低温活性和稳定性都大幅度提高。8.含铯化合物的加入是为了与钒催化剂中的V2O5结合形成V2O5-Cs2SO4低共熔络合物，使钒催化剂的起燃温度降低，反应速率加快，节约能源，减少的排空。9.硫代硫酸钾(Kj2O3)或者硫代硫酸钠(Naj2O3)的加入是由于高温下反应主要是在熔融态的液相中进行，所以只要K2SO少量吸收S02、02或SO3后，V2O5-K2SO4和V2O5-Cs2SO4 物系的熔点便急剧下降，因此S与V适当的配比是决定起燃温度的重要因素，产品中适当提高SO3含量能降低钒催化剂的起燃温度。附图说明图1为S108型钒催化剂样品的差热分析。图2为实施例3制备的本专利技术催化剂的差热分析。图3为实施例3制备的本专利技术催化剂的透射电镜照片。具体实施例方式一种二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂，以硅藻土为载体负载有V2O5，同时还含有氧化铯和氧化镧，原料中以质量百分比计含有4 5. 5%的V205、0. 0Γ5%的含铈化合物、 Γ3%的硫代硫酸盐、广10%的含铯化合物、0. 0Γ5%的含镧化合物和0. 5 7%的表面活性剂和有机高分子化合物，成品纳米钒催化剂中的V2O5为纳米级别，起燃温度为34(T350°C，催化反应的操作温度为36(T370°C，催化反应采用转换器3+2流程时，SO2体积浓度为3 12%，总转化率彡99. 7%, SO2排空量彡400mg/m3。所述的硫代硫酸盐为硫代硫酸钾或硫代硫酸钠。所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸三乙醇胺中的任一或任两种；所述的有机高分子化合物为聚乙二醇、聚吡咯烷酮、聚苯乙烯、羧甲基纤维素、聚丙酰胺、聚氧乙烯中的任一或一种以上。所述的含镧化合物为氧化镧或硝酸镧。所述的含铯化合物为CsOH、Cs2SO4或者Cs2S2O7中的任意。所述的含铈化合物为氧化铈或硝酸铈。制备所述的二氧化硫氧化制硫酸用纳米钒催化剂的方法第一步2K0H XaW卜VA ...._.. 2KVCh^<iVC)-IiO ；将％05、妝0!1或KOH在同一反应罐中充分溶解，混合均勻后加入一种或两种有机高分子化合物和表面活性剂，充分反应得到KVO3或NaVO3溶液。KOH或NaOH溶液中添加表面活性剂和有机高分子化合物作为结构导向剂；第二步:2K￥0,/XaV0: H:S0, +++++++++++++++++++++· VA ^:50, ^XfbSO, :0 ；边搅拌，边将■03或妝￥03溶液采用顺流的方式滴加到稀硫酸中，控制pH值为2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦益鹏，路前文，王明钦，沈悦欣，朱卫冬，
申请(专利权)人：南京云高新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：