热失活过程中钒催化剂的性能表征

【目的】分析表征热失活过程中钒催化剂的孔径变化情况,及在410℃、440℃、480℃、520℃下SO2转化为SO3的转化率、活性变化趋势,并分析其微观结构的变化情况。【方法】通过钒催化剂的耐热试验,用SEM扫描电镜来观察热失活钒催化剂的微观表面结构变化过程,并对热失活过程中钒催化剂进行孔径分析及转化率活性检测。【结果】随着热失活过程的进行,钒催化剂的孔径明显向大孔方向移动,钒催化剂转化率逐渐降低。在测试温度范围内,催化剂的活性衰减率总体呈现出由慢到快的趋势,在测试温度为410℃、480℃、520℃时,活性衰减率都是先降低后增加。在440℃时,随着热失活过程的增加,活性衰减速率不断增加。【结论】随着耐热时长的增加,热失活现象明显,孔径向大孔方向移动,钒催化在被使用过程中,气体扩散速率发生变化,转化率下降,造成钒催化剂活性大幅度衰减,活性成分及金属助剂在耐热过程中逐渐被熔融,导致钒催化剂的使用寿命变短。

铈掺杂对钒催化剂催化氧化SO_(2)性能的促进机理研究

采用超声浸渍法制备了氧化铈掺杂前后的V/SiO_(2)和x%Ce-V/SiO_(2)催化剂,利用BET和XRD对催化剂的物化性质进行表征,结合原位Raman技术探究CeO_(2)对钒催化剂实际催化过程的影响,并测定了两组催化剂的SO_(2)氧化转化率。结果表明,4%氧化铈掺杂时钒催化剂的孔径分布得到改善,同时有利于促进活性物质(V^(Ⅴ)O)_(2)O(SO_(4))_(4)^(4-)的生成,并提高五价钒的价态稳定性,避免熔融相中活性物种的损失,4%Ce-V/SiO_(2)催化剂在450℃和425℃的SO_(2)转化率分别比V/SiO_(2)催化剂提升了11.7%和30.1%,且在500~450℃的温度范围内维持着高于90%的转化率。

钒催化剂载体的预处理工艺研究

对低品位的硅藻土采用“煅烧—水洗—酸处理”工艺进行预处理,考察了煅烧温度、煅烧时间、水洗次数、水洗温度、酸质量分数及热煮时间等对载体性能的影响。结果表明,经600℃煅烧2 h,60℃水洗2次,质量分数40%~45%的硫酸热煮12 h后,得到的硅藻土w(SiO_(2))>90%,w(Al_(2)O_(3))<3%,w(Fe_(2)O_(3))<1%,堆密度小于0.38 g/mL,烧失量小于5%,孔容大于1.50 cm3/g,比表面积大于60.0 m2/g,是一种性能较好的钒催化剂载体。

年产1 万吨钒催化剂生产项目

建设地点:商南县试马镇项目单位:商南县招商服务中心项目内容:本项目规划总用地面积约13333平方米(合20亩),其中:建筑物基底面积7500平方米,道路及场地硬化3833平方米,绿地面积2000平方米。总建筑面积15000平方米,主要建设生产厂房、原材料库及成品库、综合楼等。购置工艺设备15台/套。

介孔二氧化硅负载高分散钒催化剂的制备及乙烷选择氧化性能

以高比表面积的介孔二氧化硅为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列介孔二氧化硅负载钒催化剂,并探究了其乙烷选择氧化反应性能.利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的物化性质进行了表征,研究了钒负载量对催化剂结构特征的影响.结果表明,随着钒负载量的增加,钒物种在催化剂表面的存在形式由高分散低聚的VOx转变为高聚的VOx,其中高分散钒物种有利于提高目标产物乙烯和乙醛的选择性.

含纳米V_2O_5颗粒钒催化剂的制备

介绍了1种制备纳米钒催化剂的新方法。用TEM,SEM,XRD,DSC等手段研究了纳米V2O5溶胶-凝胶,以及活性组分V2O5颗粒在钒催化剂中的形貌、大小和分布等。试验结果表明,随着水钒比的降低,纳米V2O5颗粒的形状由针状、椭球状向球状变化;制备纳米V2O5溶胶-凝胶适宜的熔化工艺参数为800℃~860℃,15 min ~10 min。采用本工艺方法制备出了含粒径为30 nm^60 nm的纳米V2O5溶胶-凝胶和纳米钒催化剂。

二氧化硫强制动态氧化过程的模型化(Ⅰ)——钒催化剂固定床的轴向传热特性

利用热响应技术对装填S101型钒催化剂的固定床轴向传热特性进行了实验研究。实验范围是:床层初始温度从室温至约500℃,Re=30～660,大体上覆盖了工业反应器的操作条件。结果表明,在床层温度小于200℃的低温下,前人已提出的计算a_(ax)和Nu数的公式仍然适用,但在更高的温度下,轴向有效导热系数的数值比前人的预测要大。

废钒催化剂综合回收利用技术的研究

研究了由废钒催化剂制取五氧化二钒、硫酸钾、液体硅酸钠的方法 ,确定了适宜的工艺路线和条件,重点考察了废钒催化剂还原酸浸的条件,分析了产品质量。废钒催化剂还原酸浸的最佳工艺条件:硫酸溶液与废钒催化剂液固质量比为2∶1、反应温度为90℃、硫酸质量分数为8%、反应时间为2 h。在此工艺条件下,钒、钾的浸出率分别达到93.5%和96.6%,五氧化二钒、硫酸钾、液体硅酸钠等产品的主组分含量均符合相应国家标准要求。

微波煅烧钒催化剂实验及性能研究

对微波煅烧硫酸工业用钒催化剂进行了研究。实验结果表明,采用多模微波在600℃下煅烧30 min,钒催化剂耐热后活性大于85.50%,径向抗压为119 N/cm,磨耗率为6.07%,堆密度为0.63 g/mL,各项指标均达国家标准。并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对微波煅烧后钒催化剂产物进行分析表征。

废钒催化剂的综合回收新工艺

以硫酸工业生产中废钒催化剂为原料,用全湿法处理回收其中的有价元素钒、钾和硅,分别制成合格的V2O5、K2SO4以及水玻璃。钒回收率大于90%,钾回收率大于94%,硅回收率大于95%。

新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究

设计了一种新型整体式SO2转化钒催化剂,催化剂内部设计了若干平行排列的交错的规则气流通道.研究结果表明,与传统散堆条形催化剂相比,流动阻力降低2/3左右.用于整体式钒催化剂成型的料浆经过特殊的处理,可以使催化材料机械强度提高近10倍.应力分布计算表明,整体式钒催化剂在孔道边角部分存在应力集中的问题,最大应力比所施压力高出8～8.5倍.通过优化处理后的新型整体式钒催化剂,具有与商业催化剂相当的催化活性,抗压机械强度约为1.10MPa.

硫酸生产中废钒催化剂回收工艺研究

采用 H_2SO_4浸取、NH_4HSO_3还原、NH_4NO_3氧化、KOH 精制的方法回收废钒催化剂中的 V_2O_5。实验结果表明,还原反应的最佳条件为:n(NH_4HSO_3)/n(V_2O_5)=1.10,还原反应温度90℃,还原反应时间2.0 h。氧化反应的最佳条件为:n(KOH)/n(VO^+)=1.10,氧化反应温度60℃,液固比8,氧化反应时间60 min。该方法 V_2O_5回收率达90.3%以上,V_2O_5纯度达82%以上。

从废钒催化剂中回收钒的实验研究

对废钒催化剂中钒的回收大都采用还原酸浸法,在还原酸浸法的基础上,对浸钒、提钒等环节进行了改进。考察了以P204-TBP-煤油溶液为萃取液提钒的最佳工艺条件:磨碎至385μm左右的废钒催化剂经水浸和还原酸浸,其浸出液在水相pH为1.7时用0.7 mol/L P204-7%TBP-煤油溶液萃取,在浸取时间为6 min条件下,经4级萃取,钒的萃取率达99.3%;当反萃取剂硫酸质量浓度为135 g/L、反萃时间为15 min条件下,经3级反萃取,钒的反萃取率达99.5%。在此工艺条件下,制备出的五氧化二钒产品质量优于GB 3283—1987冶金99级五氧化二钒标准,钒回收率达91.7%以上。研究结果表明:用P204从废钒催化剂的还原酸浸液中萃取钒,能有效地避免由于废催化剂中砷、磷含量高给最终产品五氧化二钒带来的危害,且由于在低电位下萃取,也确保了对铁的纯化。

从废钒催化剂中回收钒资源的研究

研究综合处理废钒氧化剂的ＮＨ４ＨＣＯ３浸出、灼烧法，及回收Ｖ２Ｏ５获得宝贵的钒资源的生产工艺．

高效纳米钒催化剂非液相催化氧化机理研究

根据高效纳米钒催化剂催化氧化SO2的高活性现象,从理论上分析了高活性的原因,并采用综合热分析和SEM分析研究了其内部结构,提出了高效纳米钒催化剂的非液相催化氧化机理,推导出反应速率动力学模型。

改善钒催化剂机械强度的实验研究

整体式钒催化剂是一种新型的具有规则交错孔道的低阻力催化剂。但其内部孔道的存在要求催化剂材料本身具有较好的机械性能。通过对现有工业钒催化剂配方的筛选比较,选择机械强度较好的S105催化剂配方,即V2O57.0%～8.5%,K2SO417%～25%,Na2SO46%～10%,硫磺粉1%～2%,作为试验基础配方;研究了成型压力、含水量、pH值、捏合次数和陈化时间等工艺参数对催化剂机械强度的影响,并通过加入添加剂及优化条件试验,大大提高了以S105工业钒催化剂配方为基础的催化剂的机械性能,确定工艺参数为:成型压力15MPa,含水量30%,pH值为2～3;添加2%的石墨,5%的高温粘结剂和5%的10mm玻璃纤维;混捏次数为4次,陈化时间24h。制得的钒催化剂抗侧压强度>5MPa,抗拉强度>4MPa,比优化前催化剂材料机械强度提高了4～5倍,外观光滑。

分段溶解法从废钒催化剂中回收五氧化二钒

应用反浮选原理去除废钒催化剂中的大部分硅后，先在弱酸性介质中溶解出低价钒，然后对未溶物料进行高温焙烧，再在弱碱性介质中进行第二次溶解，使高价钒亦转入溶液中。浸出液轻氧化、中和处理，并用离子交换法净化料液，一次沉钒即可获得纯度达９９．５％的Ｖ２Ｏ５产品。钒回收率在９０％以上。

不同孔结构硅藻土载体对钒催化剂催化性能的影响

用3种不同孔结构硅藻土作载体制备钒催化剂,研究了载体孔结构对钒催化剂催化性能的影响,借助XRF、XRD、FT-IR、SEM、MIP等对钒催化剂进行表征,在小型固定床反应器中对催化性能进行评价。结果表明:硅藻土的孔结构对钒催化剂的催化性能有显著影响,负载硅藻土后,钒催化剂孔径增大,催化活性增强。

纳米钒催化剂与传统钒催化剂的微观形貌及性能对比分析

从微观形貌、催化活性、机械强度等方面将纳米钒催化剂和国内外同类型传统钒催化剂进行了对比,经分析表明,在加热和使用状态下,纳米钒催化剂中的V2O5均以微小颗粒形式存在,而传统钒催化剂活性组分却生成低熔点的液相物质;在V2O5含量比国家化工行业标准低的条件下,纳米钒催化剂的活性和机械强度均超过国家化工行业标准,达到或超过国内外同类产品。

NZP族磷酸盐载体对钒催化剂活性的影响

按照国产S101型钒催化剂的活性组分配方制备了由3种不同组成的NZP族磷酸盐载体负载的钒催化剂,通过XRD、BET法对催化剂的物相结构、比表面积和孔结构进行了表征,在小型固定床反应器中对催化剂进行了活性评价。结果显示,载体的化学组成对钒催化剂的活性有显著影响,其中,组成为KZr2(PO4)3的NZP族载体较为适合作为钒催化剂的侯选载体材料。