ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм окисления двуокиси серы на ванадиевыж катализаторах из "Катализ в производстве серной кислоты" Результатом разработки активных ванадиевых катализаторов явилось быстрое вытеснение платиновых катализаторов из сернокислотной промышленности. Как уже указывалось, в советской химической промышленности к 1937 г. платиновые катализаторы были полностью заменены ванадиевыми. [c.176] В С ЛА вытеснение платиновых катализаторов ванадиевыми происходило медленнее. В 1927—1929 гг. был опубликован ряд статей, рекламирующих ванадиевые катализаторы. В качестве основных преимуществ, помимо дешевизны, отмечалась полная устойчивость ванадиевых катализаторов ко всем контактным ядам и повышенная каталитическая активность, позволяющая достигать более высокой степени пр вращения, чем на платине. В течение нескольких лет большое число сернокислотных заводов перешло на работу с ванадиевыми катализаторами. Вскоре был разработан способ переработки газа, полученного окиганием серы на ванадиевом катализаторе, без мокрой очистки, благодаря чему значительно сократились капитальные затраты. [c.176] Быстрое внедрение в промышленность ванадиевых катализаторов обеспокоило производителей платины, которые стали широко рекламировать платинированный силикагель, отличающийся пониженным расходом платины на единицу производительности и устойчивостью к мышьяку (что, впрочем, весьма сомнительно). В 1931 г. была опубликована обширная статья, в которой доказывались преимущества платины перед ванадиевыми катализаторами . На основании сопоставления показателей работы ряда произвольно выбранных заводов в этой статье делается заключение, что платиновые катализаторы дешевле ванадиевых, более активны и могут быть использованы для переработки более концентрированных газовых смесей. Действительность не подтвердила этих выводов. Ванадиевые катализаторы продолжали успешно вытеснять платиновые как в США, так и в других странах. [c.176] Для внесения полной ясности в этот вопрос нам кажется полезным привести объективные сравнительные данные для платиновых и ванадиевых катализаторов, тем более что в нашей литературе также высказывалось мнение о целесообразности возврата к платине . [c.176] Если принять далее, что стоимость пятиокиси ванадия составляет одну треть от общей стоимости катализатора и что изготовление носителя для платины стоит столько же, сколько приготовление ванадиевого катализатора, то придем к выводу, что платиновый катализатор обойдется в четыре раза дороже ванадиевого. [c.177] Помимо капиталовложений, надо учесть возможность использования платины после окончания срока службы катализатора. Принимая, что из отработанной массы может быть извлечено 85% платины, находим, что затраты на ванадиевый катализатор все же в два раза ниже, чем на платиновый. Длительность работы в обоих случаях принята равной пяти годам. [c.177] Активность единицы объема. Нельзя утверждать, что ванадиевые катализаторы вообще превосходят по активности платиновые. Наоборот, надо полагать, что при достаточно большой концентрации платины на носителе можно изготовить катализатор, превосходящий лучшие ванадиевые катализаторы. Однако расход платины будет при этом значительно превышать приведенную выше норму в 0,2 кг на тонну суточной выработки, и применение таких катализаторов будет невыгодным. Следует поэтому сравнивать ваиадиевые катализаторы с такими платиновыми, в которых содержание активного компонента удовлетворяло бы этой норме. [c.177] Это подтверждается и ростом конечной степени превращения при замене платиновых катализаторов ванадиевыми. По данным Дженерал Кемикел Компани (США) трехступенчатые контактные аппараты с ванадиевым катализатором KFJ (см. стр. 347) обеспечивают 97—98%-ное превращение против 96,5%-ного, максимально достигавшегося на платиновых катализаторах. Согласно Везеру при работе с ванадиевыми катализаторами на нормальном сырье от обжига пирита достигается такое же превращение, как и с платиновыми (от 97 до 98%), при большей нагрузке на единицу контактного объема по сравнению с платиной. Из рис. 27 видно, что при снижении температуры активность ванадиевых катализаторов падает быстрее, чем платиновых. Это особенно резко проявляется при температурах ниже 450°. При 400° и низкой степени превращения активность платинированного силикагеля в 10 раз превышает активность ванадиевого катализатора. Благодаря этому температура зажигания для платиновых катализаторов на 30—40° ниже, чем для ванадиевых. [c.178] При эксплуатации контактных аппаратов старых конструкций, например конструкции типа Герресгофф-Байера, пониженная температура зажигания являлась существенным преимуществом, обеспечивавшим достижение более высоких выходов. Для современных же аппаратов, в которых температурный режим приближается к оптимальному и температура во всех слоях катализатора не достигает границы резкого снижения активности ванадиевых катализаторов, это преимущество платиновых катализаторов не имеет существенного значения. [c.178] Часто высказывалось мнение, что для ванадиевых катализаторов требуются контактные аппараты более сложной конструкции, а следовательно, и более дорогие. Это не вполне точно. Контактные аппараты, обеспечивающие соблюдение оптимального температурного режима, позволяют достигнуть увеличенного съема продукции с единицы объема катализатора, и применение их выгодно само по себе-как при работе с ванадиевыми, так и с платиновыми катализаторами. [c.178] Работа на газе с повышенной концентрацией двуокиси серы. Сопоставляя данные работы восьми заводов, из которых половина применяла платиновые катализаторы, а половина ванадиевые, Томпсон отметил, что при работе на сере заводы, работающие с платиновым катализатором, применяют газ с большей концентрацией двуокиси серы. Отсюда он делает вывод, что применение платиновых катализаторов позволяет в этом случае при равных размерах аппаратуры повысить производительность на 25—40% и благодаря этому снизить капитальные затраты на сооружение завода на 20—28,5%. [c.178] Нельзя согласиться с мнением, что с помощью ванадиевых катализаторов не могут перерабатываться газовые смеси, содержащие более 7% двуокиси серы. Температура зажигания ванадиевого катализатора при повышении содержания двуокиси серы с 7 до 50% повышается всего на 15°. Г. К- Боресков, Л. Г. Риттер и М. Т. Серебренникова доказали возможность переработки на ванадиевом катализаторе смесей двуокиси серы с кислородом, содержащих до 90% двуокиси серы. [c.179] следовательно, лишь предполагать, что повышение концентрации двуокиси серы при работе на сере для платиновых катализаторов связано с большим увеличением производительности, чем для ванадиевых. При проверке этого предположения правильнее исходить не из показателей работы произвольно выбранных заводских установок, а из кинетических уравнений для соответствующих катализаторов. [c.179] Устойчивость к ядам и длительность службы, В противоположность платиновым катализаторам, ванадиевые катализаторы не отравляются хлором, хлористым водородом, селеном, сероводородом и др. Ванадиевые катализаторы в несколько тысяч раз устойчивее к действию мышьяковых соединений, чем платиновые. Хотя в патентах и в рекламных статьях эти преимущества ванадиевых катализаторов особенно подчеркивались, следует согласиться с Томпсоном, что они не имеют решающего значения. [c.179] При работе на колчедане после промывки газа, необходимой для полного удаления пыли, образуется туман серной кислоты. Частично конденсируясь в газоходах и теплообменниках, серная кислота образует сульфат железа, увлекаемый газовым потоком в контактный аппарат, в результате чего быстро увеличивается гидравлическое сопротивление катализатора. Поэтому независимо от рода катализатора необходима полная очистка газа от тумана серной кислоты, с которым одновременно удаляются мышьяк, селен и другие вредные примеси, конденсируюш,иеся при 30°. Таким образом, при работе на колчеданных обжиговых газах или отходящих газах цветной металлургии замена платиновых катализаторов ванадиевыми не позволяет упростить систему очистки газа. Иначе обстоит дело при работе на сере. Отсутствие в обжиговом газе пыли позволяет в этом случае отказаться от мокрой промывки, не опасаясь при работе на ванадиевых катализаторах отравляющего действия небольших количеств мышьяка, содержащегося в сере. [c.180] Применение ванадиевых катализаторов в производстве серной кислоты из сероводорода позволяет отказаться от мокрой очистки и осушки газа и заменить абсорбцию более простым процессом конденсации. [c.180] При работе на газе, полученном сжиганием серы или сероводорода, применение ванадиевых катализаторов позволяет снизить капитальные затраты на 35—50% благодаря коренному упрощению технологической схемы. [c.180] Приведенное выше сопоставление свойств платиновых и ванадиевых катализаторов позволяет сделать следующие выводы. [c.180] В равных условиях неполной очистки газа ванадиевые катализаторы позволяют более длительное время сохранять конечную степень превращения на заданном уровне. [c.181] Сборник трудов Одесского химич. ин-та, вып. 1, 76 (1936) М. А. Г у Минска я, там же, 65. [c.181] Вернуться к основной статье