Сернокислотные ванадиевые катализаторы.

Основное количество серной кислоты, главным потребителем которой является производство минеральных удобрений, вырабатывается контактным способом. Эффективность этого процесса зависит как от выбора оптимальных условий проведения реакции окисления SO2 на основе знания ее кинетики, так и от качества используемых ванадиевых катализаторов. Сернокислотные ванадиевые катализаторы работают в широком интервале температур и концентраций реагирующих компонентов. Практика работы контактных аппаратов показала, что уменьшение активности ванадиевых катализаторов в процессе эксплуатации происходит как в восстановительной, так и в окислительной средах, особенно при относительно низких температурах. Следует полагать, что инактивация катализаторов обусловлена изменением фазового состава ее агрегатного состояния активного компонента. В связи с этим было предпринято физико-химическое исследование систем, моделирующих активный компонент, а также образцов опытных и промышленных катализаторов.

Свойства и состав активного компонента сернокислотных ванадиевых катализаторов.

Основные выводы относительно состава и свойств каталитически активного в условиях сернокислотного катализа вещества были сделаны как на основании физико-химических исследований свойств активного компонента и модельных систем, так и в результате изучения кинетики каталитической реакции окисления SO2 и стационарного состава ванадиевых катализаторов.

Активные компонент в технологическом процессе находится в расплавленном состоянии и исследовать его структуру сложно. Изучение системы K2S2O7 -V2O5, которая моделирует активный компонент ванадиевого катализатора окисления SO2 , дает некоторые сведения о предполагаемом присутствии тех или иных подвижных функциональных группировок в расплаве, которые в кристаллическом состоянии соединений находятся в упорядоченном состоянии. Таким образом, результаты проведенных исследований модельной системы K2S2O7 -V2O5 дают основание предполагать, что активный компонент ванадиевых катализаторов в условиях реакции окисления SO2 представляет собой раствор сульфованадатов калия в приросульфате калия.

Система K2S2O7 -V2O5.

Система K2S2O7 -V2O5, которая моделирует активный компонент ванадиевого катализатора окисления диоксида серы исследовалась неоднократно [3,5,6,10,15]. При изучении химического взаимодействия в системе K2S2O7 -V2O5 до температуры 1273 К и соотношениях исходных фаз 1:6, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 6:1 иракскими учеными [20] установлено образование K3VO8, KV(SO4)2, K3V5O14, K4V10O27, а также некоторых неидентифицированных фаз. Показано, что в присутствии значительного избытка V2O5 начальная температура разложения K2S2O8 понижается по сравнению с температурой для чистой индивидуальной соли, соответственно, с 455 до 433 К. Понижение температуры разложения объяснено взаимодействием между V2O5 и пироксогруппой иона персульфата:

K2S2O8 ® K2S2O7 + 1/2 O2

В образцах, нагретых до 683 К, установлено наличие неизвестного калийсульфатного комплекса ванадиум (V), обладающего каталитическим действием.

На основании физико-химического анализа системы K2S2O7 -V2O5 установлено, что активный компонент ванадиевых катализаторов представляет собой расплав пиросульфованадата калия в пиросульфате калия [5,6]. Боресковым с сотрудниками [3] исследована диаграмма плавкости данной системы, обнаружено два соединения, образующихся при соотношении исходных компонентов, равных 6:1 и 1,25:1 и указана возможность существования соединения 3:1. Более обоснованные сведения о фазовом составе рассматриваемой системы получены в последнее время [10,15,20]. Авторами [10,7,9] построена диаграмма состояния системы K2S2O7 -V2O5 (рис. 1).

В системе K2S2O7 -V2O5 отмечено образование трех соединений 3:1, 2:1 и 1:1 K2S2O7 -V2O5, разлагающихся по перетектическим реакциям. При температурах 588, 638 и 678 К. Реакции образования соединений 2:1 и 1:1 протекают через промежуточные стадии образования соединений 3:1 и 2:1 по схеме:

K2S2O7 -V2O5 523-588 К K2S2O7·1/3V2O5+ V2O5 588-638 К

K2S2O7 ·1/2V2O5 638-663 К K2S2O7·1V2O5

Перейти на страницу: 1 2

Дополнительно

Современная судовая газотурбинная установка
Современная судовая газотурбинная установка (ГТУ) успешно конкурирует с аналогичными по назначению паротурбин­ными и дизельными. От последних она выгодно отличается ком­пактностью и малой удельной массой, маневренностью и высокой ремонтопригодностью, лучшей приспособленностью к автоматиза­ции ...

Планета солнечной системы Уран
Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя. Это мнение блестяще подтвердилось, когда в 1781 г. знаменитый английский ...

Меню сайта