[发明专利]一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法，是以Pr掺杂和水热法对二氧化硫制硫酸用的钒催化剂联合改性。本发明具有改性成本低，改性过程无毒无害，利于大型生产，且改性后的钒催化剂催化活性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硫制硫酸用的催化剂的改性方法，特别是一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法。

背景技术

随着国民环保意识的增强，降低硫酸生产中尾气SO₂的排放成为关注的焦点和研究的重点，解决该问题的主要手段在于提高钒催化剂的性能。然而，与进口钒催化剂相比，国产钒催化剂存在转化率低、起燃温度高、热稳定性差和寿命短等问题，其原因是:国产催化剂中五价钒和表面化学吸附氧的含量较低，晶相组分晶粒尺寸较大，活性熔盐熔融温度较高，孔容较小，且孔径分布范围较窄。

前人通过在催化剂中添加铯盐来解决活性熔盐熔融温度较高的问题，虽然取得不错的收效，但铯盐价格昂贵，增加了企业的生产成本；国内有研究人员采用水淬法制得五氧化二钒的溶胶，再通过浸渍法负载在硅藻土上，制得纳米钒催化剂。虽然活性组分晶粒尺寸有所变小，但是此法制备溶胶过程中需要高温条件下熔融五氧化二钒，这导致大量有毒的气态五氧化二钒挥发进入空气中，有损人体健康，不利于大型生产。

稀土氧化物Pr具有具有很好的储氧能力，钒催化剂在二氧化硫催化氧化反应中，其中起关键作用的就是V⁵⁺物种及表面化学吸附氧，向钒催化剂中掺杂稀土元素若是可以提高V⁵⁺及表面化学吸附氧的含量，则是有利于催化氧化反应的。

水热法是合成纳米材料的常用方法，其合成的纳米材料具有颗粒均匀，粒度细，反应温度低，工艺较为简单等优点。因此，在负载活性组分V₂O₅到载体之前，利用水热法预先将活性组分制成V₂O₅纳米粒子，然后再利用超声浸渍法将V₂O₅纳米粒子负载到硅藻土上，以此便可达到减小活性组分晶粒尺寸，提高活性组分分散性的目的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法。本发明具有改性成本低，改性过程无毒无害，利于大型生产，且改性后的钒催化剂催化活性好的特点。

本发明的技术方案：一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法，是以Pr掺杂和水热法对二氧化硫制硫酸用的钒催化剂联合改性。

前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法，具体包括如下步骤：

a、将Pr(NO₃)₃溶于去离子水中，然后与硅藻土混合均匀，经过浸渍、过滤、干燥和焙烧后得到Pr掺杂的硅藻土载体；

b、称取V₂O₅加入到H₂O₂溶液中，搅拌使其完全溶解后，再转入水热罐中密封，并在150-210℃保温反应20-30h，待反应结束后自然冷却至室温，然后经离心、洗涤、过滤和干燥后得到纳米V₂O₅；

c、将K₂SO₄和无水Na₂SO₄溶于去离子水中，再加入步骤b制得的纳米V₂O₅并将其分散，得到浸渍液，将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀，然后先超声浸渍，再静置；

d、静置结束后，过滤，得到钒催化剂坯样，将坯样成型，再经干燥和焙烧后，得到改性的钒催化剂。

前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法，所述步骤a中，Pr(NO₃)₃和硅藻土的质量比为0.5-1.5:20。