浅谈硫酸催化剂及其在硫酸工艺中应用.pdfVIP

·116· 2012年全国硫酸工业技术交流会论文集 浅谈硫酸催化剂及其在硫酸工艺中应用 田先国 (南化集团研究院催化研究所，江苏南京210048) 进入21世纪以来，我国硫酸工业得到了迅猛 唯一的负载型液相催化剂。由于其液相活性相的 发展，硫酸产量已居世界第一，年产量超过70 特殊性和复杂性，虽然进行了大量的基础研究，提 Mt，同时随着大型硫酸装置的建设与投产，硫酸 出了单钒反应机理、双钒反应机理、缔合式反应机 产业的集中度进一步提高，节能减排新技术和新 理等等，但由于实验手段的限制，没有人直接获得 设备的广泛应用，使我国硫酸技术装备水平得到 中间产物，直到今天还没有一个为大家所公认的 了很大的提高。 反应机理。 随着新的硫酸工业污染物排放标准的实施， 钒催化剂的化学组成因生产厂家的不同而差 使硫酸装置SO：排放不得超过400mg／m3限值， 异很大，一般含V：0，5％～9％(质量，下同)，K20 对硫酸装置的减排有了更高的要求，在应对严格 9％一13％，Na201％一5％，S0310％～20％，Si02 的环保要求可采用的多种技术方案中，如使用更 50％～70％，并含有少量的Fe203、A1203、CaO、 高效的催化剂、采用尾气吸收技术及调整转化工 MgO和水分等。产品一般为圆柱状，直径4．5— 艺配置等，人们把目光主要集中在提高SO：转化 5．5mm，长5—15mm，也有的呈环状，外径9～12 率上。 mm，内径为4mm，长10～15mm，还有其它形状， 作为现代接触法硫酸生产工艺的核心一一钒 如片状、鞍状、球状、翅环状、菊状、肋环状等。 催化剂，其性能决定着硫酸装置的工艺性能和环 钒催化剂是由V：0”碱盐和载体三大要素组 保性能，也影响着装置的投资和运行成本，催化剂 成。一般认为载体不参与催化反应，但它决定催 性能的提高和合理使用也显得愈加重要，催化剂 化剂机械强度，也有人认为K／V比例的大小会影 性能已真正成为硫酸工艺设计的一部分。 响载体的稳定性，小的K／V比对载体的结晶度影 本文就硫酸钒催化剂及其合理使用方面与大 响较小，K／V的量及其它们交互作用直接影响催 家进行交流与探讨。 化剂使用的活性及活化能高低。由于该催化反应 1 硫酸催化剂的基本特性 是气液反应，因此，活性相的熔点高低直接影响催 化剂的起燃温度。载体起着反应物质传质和传热 目前工业上使用的钒催化剂是以V：0，为活 的作用，载体的机械强度、孔径分布和孔容，对催 性组分、以碱金属的硫酸盐(K：S0。或Na：SO。)为 化剂的活性和使用寿命有决定性的影响。 助催化剂、以硅藻土为载体的多组分催化剂，通称 碱性金属硫酸盐是钒催化剂的助剂，它的作 为钒一钾(钠)一硅体系催化剂。 用大小以如下的次序递减：Cs、Rb．K、Na、Li。一 钒催化剂是典型的负载型液相催化剂，在：工业 般钒催化剂选择K为助剂，就能满足硫酸工业的 使用条件下，其活性组分V：0，和碱金属硫酸盐是 要求。最常用的钒催化剂由载体+V：0，+K：