概括而言，本发明专利技术涉及包含氧化钌的催化剂，并涉及使用该催化剂将二氧化硫（ＳＯ↓［２］）氧化并转化为三氧化硫（ＳＯ↓［３］）的方法。使用本发明专利技术的氧化钌催化剂，可以在较低温度将工艺气流中低浓度的ＳＯ↓［２］有效氧化为ＳＯ↓［３］。在一种运用中，该氧化钌催化剂用于在制造硫酸的多阶段催化转化器中的最后的接触阶段，以将ＳＯ↓［２］转化为ＳＯ↓［３］。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将二氧化硫转化为三氧化硫的氧化钌催化剂
技术介绍
概括而言，本专利技术涉及包含氧化钌的催化剂，并涉及使用该催化剂将二氧化硫(so2)氧化并转化为三氧化硫(so3)的方法。特别地，使用本专利技术的氧化钌催化剂，可以在较低温度将工艺气流中低浓度的S02有效氧化为so3。例如，所述包含氧化钌催化剂特别可用于在制造石克酸所用的多 阶段催化转化器中的最后的接触阶段中将S02转化为so3。制造硫酸的常规接触法包括在转化器的 一 个或多个催化氧化阶段中将S02催化气相氧化为S03以制造包含S03的转化气，并将SCb吸收到 硫酸水溶液中，形成附加的硫酸产物。SCh至S03的催化氧化以可用的速度在固体微粒催化剂上进行，该催化剂 一般包含含碱金属-钒或含铂的活性相。在通往转化器第一催化阶段的入口处的S02气浓度通常为约4%至15%。在转化器的每一阶段都是绝热操作的情况下，通常需要三或四个催化阶段(或过程)，以实现超过99.7%的S02总转化率并满足吸收塔尾气排 放标准。为了将气流冷却至合意的入口温度，在第一催化过程后的每一催 化过程的前面通常有外部热交换器，其中第四阶段通常运行在约360。C至 约415。C。通过第四阶段双吸收设计，可适宜地实现第一阶段入口 S02浓 度的99.7%的转化，在所述设计中，通过在转化器的第二催化阶段(2 : 2 级间吸收(IPA)设计)或第三催化阶段(3:1 IPA设计)之后的硫酸喷 淋吸收塔从气流中除去so3。在通往最后的吸收塔以回收附加的硫酸产物 之前，通常在转化器最初三个阶段实现约94%至约95%的S02转化，其 余的在第四(或最后的)催化阶段转化。现有技术方法，例如授予Felthouse等人的美国专利5,264,200中描述 的方法，通过在级间吸收之前使含so2的气体在一系列初级催化阶段与具 有含铂或含碱金属-钒活性相的整料式催化剂接触、然后进一步通过含有含铯的微粒状钒催化剂(即Cs-V催化剂)的最后催化阶段，有效地实现了 高的so2总转化率和吸收塔尾气中可接受的S02排放水平。通过使用微 粒状Cs-V催化剂，采用约360。C至约415。C (这是有利于S02转化为S03 的高转化的温度范围)的低的入口气体温度范围，最后阶段的反应可进行 至热力学平衡。Tomas Jirsak等人在"Chemistry of S02 on Ru ( 001): formation of S03andS04"， Surface Science第418页，8-21 (1998)中，描述了使钌 (001)晶体暴露于S02和氧，导致S02解离或分解或产生S03和S04的歧化。为了实现规4莫经济，通常建造产能为每天1500至2500公吨(以100 Q/。的H2S04计)的紧凑型硫酸设备。这种制造速度需要较大的催化转化器 直径，例如每阶段5至15米或更高，催化转化器包含每公吨(以100%的 H2SOj+ )大约30至50升的催化剂负载。提高催化效率可以使用较低的催化剂负载。理想的是，通过使用与已知S02氧化催化剂相比具有提高的 低温活性的最后阶段催化剂，可实现附加的S02转化效率和较低的工艺排 放。因此，需要稳定的、具有较高活性的S02氧化催化剂，由此可降低催 化剂负载需求、较高的气体速度以及与之相关的降低的资金成本。专利技术概要因此，本专利技术的目标是提供用于将S02氧化为S03的方法中的氧化催化剂；提供含氧化钌活性相的氧化催化剂；提供在酸性运行条件下具有稳 定性和长的催化剂寿命的氧化催化剂；提供适于在具有较低S02浓度的原 料气混合物中并在较低的操作温度下将S02有效地催化氧化为so3的氧化 催化剂和方法；并提供适于在通过接触法制造硫酸所用转化器的最后催化 阶段中将S02转化为so3的氧化催化剂。因此，概括而言，本专利技术涉及将S02催化氧化为S03的方法。特别地，使用本文公开的氧化钌催化剂，可以在较低温度将工艺气流中低浓度的 S02有效氧化为S03。在一个实施方案中，所述方法包括使含SCh和氧的原料气混合物与含有含氧化钌的活性相的氧化催化剂接触，由此制造包含SCb的转化气。催化转化器的一个或多个催化阶段中用作将S02转化为S03的氧化催化 剂。在一个实施方案中，本专利技术涉及由含S02的源气体制造石克酸和/或发烟硫酸的方法。该方法包括将源气体与氧源结合，形成转化器原料气混合 物，并将该转化器原料气混合物加入含串联的多个催化剂段的催化转化 器。各催化剂段含有将二氧化硫有效氧化为三氧化硫的氧化催化剂。所述 转化器原料气混合物由此与所述催化剂段系列中至少第 一催化剂段内所 含的氧化催化剂接触，以形成含三氧化硫、残留二氧化硫和氧的不完全转 化气。使该不完全转化气通过所述催化剂段系列中至少一个其它催化剂 段，其中所含的氧化催化剂包含含氧化钌的活性相，由此将所述不完全转化气中的残留二氧化硫氧化为三氧化硫，并形成含三氧化硫和残留二氧化 硫的转化气。并在三氧化硫吸收区中使该转化气与含硫酸的水溶液接触， 以从中吸收三氧化硫，从而制造附加的硫酸和/或发烟硫酸以及含二氧化硫 的三氧化硫贫化的气体。本专利技术还涉及用于将S02氧化为S03的氧化催化剂。在一个实施方案中，所述氧化催化剂包含耐酸载体和载体上的活性相。所述活性相包含平 均微晶尺寸小于约500埃的氧化钌。根据另 一实施方案，所述氧化催化剂包含耐酸载体和在该载体表面上 的包含氧化钌和助催化剂的被助催化活性相，所述助催化剂包含金属氧化 态为+4或+3的其它金属氧化物。根据另 一实施方案，所述氧化催化剂包含含微流化的二氧化硅粒子和 胶态二氧化硅粒子的载体和在该载体表面上的、包含氧化钌的活性相。所 述微流化二氧化硅的特征在于具有小于约20微米的平均粒度，所述胶态二 氧化硅的特征在于具有约10纳米至约25纳米的平均粒度。本专利技术还涉及制备氧化催化剂的工艺和方法，该氧化催化剂包含含氧 化钌的活性相。在一个实施方案中，所述制备氧化催化剂的方法包括将钌盐溶液与耐酸载体结合以形成浆液，并向该浆液添加碱以形成催化剂前 体，该催化剂前体包含位于所述载体表面上的氧化钌涂层。对该催化剂前体进行热处理，在约200。C至约350。C的第一温度热处理约0.1至约5小时， 在约50。C至约500。C的第二温度热处理约0.1至约5小时，从而将所述催 化剂前体转化为包含载体和在载体上的活性相的氧化催化剂，该活性相包 含氧化钌。在另一实施方案中，制备氧化钌催化剂的方法包括将耐酸载体、微流 化的二氧化硅和胶态二氧化硅结合，形成第一浆液。所述微流化二氧化硅 的特征在于具有小于约20微米的平均粒度，所述胶态二氧化硅的特征在于 具有约10纳米至约25纳米的平均粒度。由所述第一浆液形成被涂覆的载 体。使钌盐溶液与所述被涂覆的载体结合，形成第二浆液。向所述第二浆 液添加碱以形成催化剂前体，该催化剂前体包含涂覆在所述被涂覆的栽体 表面上的氧化钌。然后，热处理所述催化剂前体。本专利技术还涉及一种分散液，其包含液体载体相、微流化的二氧化硅浆 液和胶态二氧化硅浆液。以重量百分比计，二氧化硅总含量大于约5%。 所述微流化二氧化硅浆液的特征在于在约24'C和15重量％固体下具有小 于约50厘泊的粘度，微流化二氧化硅的特征在于具有小于约20微米的平 均粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
将二氧化硫催化氧化为三氧化硫的方法，该方法包括使包含二氧化硫和氧的原料气混合物与包含含氧化钌的活性相的氧化催化剂接触，从而制造包含三氧化硫的转化气。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：TR费尔特豪斯，A比诺，
申请(专利权)人：MECS公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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