一種高效提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法
2023-05-07 09:02:11
專利名稱：一種高效提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法
技術領域：
本發明涉及材料改性領域，具體涉及ー種高效便捷顯著提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法。
背景技術：
目前，我國硫酸行業基本採用接觸法制酸，即SO2在釩催化劑催化下氧化生成SO3,其中釩催化劑尤為關鍵。釩催化劑通常以硅藻土為載體，因為它具有特殊的微孔結構優良的通透性能，為催化反應提供合適的場所。由於政府保護性開採，我國硅藻土品位有所降低，與進ロ土相比，所製成催化劑催化效率不高，使用壽麵短，導致我國硫酸行業被昂貴的進ロ土和催化劑壟斷。面對這種狀況，改進國產硅藻土，提升國產催化劑的技術水平，已成為我國硫酸以及催化劑行業急需解決的問題。硫酸催化劑性能的提高可以有效降低國內硫酸企業的生產成本，更重要的是，有助於清潔生產、節能減排尾氣(SO2的排放)和低碳經濟的方針政策。不少資料對國產土和進ロ土進行了對比分析，發現進ロ硅藻土孔徑分布較寬，主要孔徑分布在0.1 — 1.5Mm,而國產土孔徑分布較窄,主要孔徑分布在0.5nm 一 0.3 Mm0研究表明，載體的孔徑分布與釩催化劑的性能有重要的關係。一般而言，質量好的釩催化劑，要求處於IOOnm — IOOOnm的孔徑所佔比例大於50%，以確保催化反應中氣體分子有足夠的內擴散通道。在反應條件下，活性組分呈熔融液態，IOOnm以下的孔，由於孔徑小，幾乎全被活性組分佔據而無法為氣體分子提供內擴散通道，無法實現對SO2的催化氧化。與之相比，孔徑在IOOnm以上的大孔不僅通暢，還可以提供了合理的活性表面催化氧化SO2，所以質量好的釩催化劑的特點是孔容積大，具有合理的孔徑分布。據統計，國產硅藻土的部分孔洞被雜質堵塞，從國產原土的孔徑分布可以看出微孔結構佔據主要地位，這既不利於釩催化劑的附著也不利於反應氣體的擴散，導致了國產硅藻土作為釩催化劑載體的催化效率低下，因此，便捷有效的去除硅藻土孔中的雜質是國內硅藻土的重要改良途徑之一。當前，我國對這方面的研究尚且處於初級階段，相關研究較少。在以前的專利中，我們發展了利用高速剪切和水熱對硅藻土進行改良處理的方法。這兩種方法可以有效降低硅藻土的堆密度，改良孔徑分布，從而有效提高以其為載體的催化劑的催化效率。然而處理過程中會產生ー些廢水，其後續處理較為麻煩。為此，我們發展了更為有效、便捷、環境友好的方法，即通過物理輻照對硅藻土進行處理，以顯著提高相應釩催化劑的轉化效率。發明內容:
本發明提供了一種高效便捷顯著提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法，其原理為:硅藻土的孔道結構為硫酸合成提供催化反應場所，但是通常情況下，硅藻原土的許多孔洞被雜質(有機和無機)堵塞，導致以此為載體的硫酸催化劑催化效率較低，壽命較短。通過高能電子束輻照產生的濺射、高溫熱解和庫侖爆炸作用去除硅藻土孔洞內的雜質，改善其孔徑和孔容分布，進而提高相應硫酸催化劑的催化效率，延長其使用年限。
本發明採用的技術方案為:
將裝有10-50kg硅藻土的蛇皮袋或紙箱，根據需要依次經5-20MeV能量和10_200keV劑量的高能電子束輻照，分別為20-80秒，即可。所述的蛇皮袋或紙箱的整體厚度控制在10_40cm。本發明有益效果在於:
1、有效去除硅藻土孔洞內的雜質，提高硫酸催化劑催化效率5-15%，延長使用壽命5-20% ；
2、操作便捷，一歩完成，可規模化處理，成本低廉(100-600元/噸)；
3、環境友好，不產生エ業三廢(廢水、廢氣和廢渣)。
具體實施例方式實施例1
將裝有20 kg硅藻土的蛇皮袋，經能量為IOMeV和劑量為30keV的高能電子束輻照，分別為20秒、30秒。其中蛇皮袋整體厚度控制在20cm。經此處理後以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率提高5-10%。實施例2
將裝IOkg硅藻土的紙箱，經能量為IOMeV和劑量為40 keV的高能電子束輻照，分別為20秒、30秒。其中紙箱整體厚度控制30cm。經此處理後以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率提高8-13%。實施例3
將裝50kg硅藻土的蛇皮袋，經能量為IOMeV和劑量為60 keV的高能電子束輻照，分別為20秒、50秒。其中蛇皮袋整體厚度控制在40cm。經此處理後以娃藻土為載體的硫酸催化劑催化效率提高10-15%。
權利要求
1.一種高效便捷顯著提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法，其特徵在於，其具體步驟如下:將裝有10_50kg硅藻土的蛇皮袋或紙箱，根據需要依次經5-20MeV能量和10-200keV劑量的高能電子束輻照分別為20-80秒，即可。
2.根據權利要求1所述的ー種高效便捷顯著提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法，其特徵在於，所述的蛇皮袋或紙箱的整體厚度控制在10-40 cm。
全文摘要
本發明公開了一種高效便捷顯著提高以硅藻土為載體的硫酸催化劑催化效率的方法。利用物理輻照產生的高溫熱解、濺射和庫侖爆炸效應，將硅藻土孔道內的有機和無機雜質去除，進而改善硅藻土孔徑和孔容分布，有利於催化反應的進行，可顯著提高相應硫酸催化劑的催化效率和使用壽命，對我國硫酸生產行業節能減排、清潔生產、降低成本具有較大的現實意義。
文檔編號B01J37/34GK103084220SQ20121055779
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者王敏, 吳正巖, 蔡冬清, 張桂龍, 向育斌 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院