ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия окисления S02 в S03 на ванадиевом катализаторе из "Технология серной кислоты" Вследствие этого скорость окисления ЗОг понижается. [увеличивается значение Е в уравнении скорости реакции (6-8)]. В конечной стадии контактного процесса количество ЗОг в газовой смеси невелико, реакция (6-11) замедляется и константа скорости реакции к сохраняет достаточно высокое значение даже при температуре ниже 440 °С. [c.144] Согласно другой теории, восстановление УгОа до более низкой степени окисления с образованием некоторых промежуточных соединений и окисление низших оксидов ванадия до УгОз при повышенной температуре происходят в тонком поверхностном слое катализатора без образования новой фазы во всей его массе. При пониженной температуре и наличии больших количеств 50г в газовой фазе образование низших оксидов ванадия в виде промежуточных соединений протекает во всей массе катализатора с получением новой, менее активной фазы. [c.144] С течением времени активность ванадиевой контактной массы снижается (вследствие засорения пор, взаимодействия ванадия с компонентами газовой смеси и др.), поэтому для достижения максимальной степени превращения по мере протекания процесса постепенно повышают температуру газа на входе во все слои контактной массы. [c.144] На рис. 6-2 показаны результаты расчета зависимости степени превращения от температуры газа на входе в контактную массу и активности катализатора в первом слое (д о=0). Для свежей контактной массы максимальная степень превращения (х=0,75) достигается при 440 °С. При этой же температуре и снижении активности контактной массы в 2 раза степень превращения х составляет всего 0,62. Однако, если увеличить температуру газа на входе в контактную массу до 472 С, степень контактирования повысится до 0,68 — максимального значения х в этих условиях. [c.144] В производстве серной кислоты применяются в основном отечественные контактные массы (катализатор) масса БАВ, названная так по начальным буквам элементов, входящих в ее состав (барий, алюминий, ванадий), и контактная масса СВД (сульфо-ванадато-диатомовая), а также новые контактные массы ИК (Институт катализа) и СВС (сульфованадат на силикате). [c.144] Каталитическая активность массы БАВ в стандартных условиях (при 485 °С и объемной скорости 4000 ч ) составляет не менее 86%. Средний диаметр гранул катализатора БАВ равен 5 мм, длина 7—15 мм. [c.145] Контактная масса БАВ, изготовленная в виде колец, имеет два размера с н = Ю мм вн=3 мм /г=10 мм и с н=8 мм, вн=2,5 мм, /г=8 мм ( н, вн — наружный и внутренний диаметры колец, h — высота колец). [c.145] Выделяющийся при насыщении массы хлор вместе с отходящими газами удаляется в атмосферу, что создает существенные трудности при вводе в эксплуатацию контактного аппарата со свежей массой. [c.146] Ванадиевую контактную массу СВД готовят сухим способом,, в ее состав входит пиросульфат калия K2S2O7, образующий активный комплекс УгОз-КгЗаО/, вследствие чего для этой массы не требуется насыщения диоксидом серы. [c.147] Технологическая схема приготовления контактной массы СВД состоит в следующем (рис. 6-4). [c.147] Исходные материалы — инфузорную землю (диатомит), пентоксид ванадия, гипс и бисульфат калия — измельчают в шаровых мельницах 1 и 2 и подают в смеситель 3, куда вводят также необходимое количество воды. Из смесителя паста поступает в формовочную машину 4, с помощью которой получают массу в виде гранул или колец. Ее подсушивают в печи 5, затем прокаливают при 500—700 °С в барабане 6, обогреваемом топочными газами. Масса СВД обладает высокой механической прочностью и дешевле массы БАВ. [c.147] В сухой массе содержится 7,2% V2O5. Суммарная внутренняя поверхность насыщенной контактной массы БАВ составляет 5—10 м /г, средний радиус пор (1—7)-10 м, объем пор 0,45 см /г внутренняя поверхность контактной массы СВД составляет 3—4 м /г, средний радиус пор 2000—3000 А (2 10 — 3-10 см), объем пор 0,32 MVr. [c.147] Ванадиевые катализаторы ИК готовят путем пропитки высокодисперсного носителя раствором смеси сульфата ванадия и бисульфата калия. Общая характеристика этого катализатора и форма гранул примерно такие же, как и катализаторов БАВ и СВД, но он обладает более высокой активностью (ИК-1), высокой температурной устойчивостью (ИК-2, до 670 °С) и низкой температурой зажигания (ИК-4). [c.148] При температуре выше 620 °С активность ванадиевой контактной массы (кроме ИК-2) довольно быстро снижается. Причины, вызывающие снижение активности, пока не установлены. Имеющиеся данные позволяют лишь предположить, что с повышением температуры калий, входящий в состав контактной массы, реагирует с носителем (кремнеземом) и часть его выводится из активного комплекса У205-К23207. При этом комплекс разрушается, из расплава выпадает УгОз и активность контактной массы ухудшается. [c.148] Снижение активности контактной массы при повышенных температурах происходит также вследствие изменения структуры катализатора, уменьшения его пористости и размера активной поверхности. [c.148] В промышленных аппаратах активность ванадиевой контактной массы со временем снижается, поэтому катализатор полностью или частично заменяют через каждые 3—5 лет. При хорошей очистке газа и устойчивом температурном режиме активность контактной массы может сохраняться в течение продолжительного времени (до 10 лет). Перед выгрузкой контактную массу в течение 20—30 ч продувают горячим сухим воздухом при температуре выше 400 °С. После того, как прекратится выделение 50з, температуру воздуха снижают, контактный аппарат охлаждают и катализатор выгружают. Потерявшую активность ванадиевую контактную массу направляют на завод-изготовитель для извлечения ванадия и приготовления нового катализатора. При частичной замене контактной массы из нее удаляют мелочь, а оставшуюся массу загружают в контактный аппарат в качестве среднего слоя катализатора. Первый и последний слои состоят из свежей контактной массы, благодаря этому снижается температура зажигания первого слоя катализатора наличие свежей массы в последнем слое обеспечивает высокую общую степень превращения. [c.149] Контактная масса создает сравнительно бо ьшое гидравлическое сопротивление прохождению газа (около половины общего гидравлического сопротивления контактного отделения). С течением времени сопротивление массы увеличивается вследствие ее засорения и спекания. Чтобы снизить гидравлическое сопротивление контактной массы, ее готовят в виде крупных гранул, таблеток, колец и т. д. [c.149] Как известно, каталитическая активность контактной массы снижается в присутствии небольших количеств так называемых контактных ядов, отравляющих катализатор. Ванадиевая контактная масса более устойчива к действию контактных ядов, чем платиновая, но все же в присутствии некоторых примесей в обжиговом газе (например, мышьяка и фтора) заметно теряет активность. [c.149] Действие мышьяка на ванадиевый катализатор значительно слабее, чем на платиновый (примерно в 5000 раз). Мышьяк поглощается контактной массой и находится в ней в виде АзгОв и КАзОз. При последующей продувке газовой смесью, не содержащей мышьяка, активность контактной массы несколько повышается, но полностью не восстанавливается и остается значительно ниже первоначальной. [c.150] Вернуться к основной статье