From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 99751 10.52957/2782-1900-2025-6-2-65-72 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Dezaktivatsiya sernokislotnykh vanadievykh katalizatorov na diatomite Дезактивация сернокислотных ванадиевых катализаторов на диатомите Яшкова Дарья Николаевна Yashkova Daria Nikolaevna dasha.nicolaevna@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Смирнов Николай Николаевич Smirnov Nikolay Nikolaevich nnsmi@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Гришин Илья Сергеевич Grishin Ilya Sergeevich grish.in.03.97@gmail.com Кунин Алексей Владимирович Kunin Alexey Vladimirovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Хапалов Алексей Александрович Khapalov Alexey Aleksandrovich Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук Institute of Solution Chemistry of G.A. Krestov of the Russian Academy of Sciences Ивановский государственный химико-технологический университет Ivanovo State University of Chemistry and Technology Инжиниринговый центр «Катализатор» Россия Engineering Center "Katalisator" Russian Federation 21 06 2025 21 06 2025 6 2 65 72 01 04 2025 05 05 2025 https://chemintech.ru/en/nauka/article/99751/view

Исследования показали, что системы на основе оксида ванадия на различных носителях представляют большой интерес для приготовления катализаторов в области переработки природного газа и органического синтеза. Важным этапом в развитии сернокислотного катализа явилось создание сульфованадиевых катализаторов на диатомите. Катализатор прост в изготовлении, достаточно прочен и имеет относительно большой срок службы. В виду большой опасности отработанных ванадиевых катализаторов для человека и окружающей среды, а также дефицитности и высокой цены соединений ванадия требуется производить переработку дезактивированных ванадиевых контактных масс. В связи с этим возникает необходимость определения причин дезактивации сернокислотных ванадиевых катализаторов марки СВД после их эксплуатации. Все исследованные образцы имеют низкую удельную поверхность и пористость, что указывает на разрушение носителя. Рентгеноспектральный анализ свидетельствует о низком содержании V2O5. Это связано с наличием примесей в диатомите. Оксиды алюминия и железа взаимодействуют с пиросульфованадатом калия, в результате этой реакции образуются алюмо- и железокалиевые квасцы и, как следствие, выделяется кристаллическая фаза V2O5, что приводит к резкому изменению состава и свойств активного компонента и обусловливает понижение активности. Результаты рентгенографических исследований показывают, что все исследуемые образцы содержат кристаллические формы диатомита преимущественно в виде высокотемпературной модификации – кристобалита. Значительное количество кристобалита приводит к нарушению механической прочности гранул и низкой удельной поверхности

Issledovaniya pokazali, chto sistemy na osnove oksida vanadiya na razlichnykh nositelyakh predstavlyayut bol'shoi interes dlya prigotovleniya katalizatorov v oblasti pererabotki prirodnogo gaza i organicheskogo sinteza. Vazhnym ehtapom v razvitii sernokislotnogo kataliza yavilos' sozdanie sul'fovanadievykh katalizatorov na diatomite. Katalizator prost v izgotovlenii, dostatochno prochen i imeet otnositel'no bol'shoi srok sluzhby. V vidu bol'shoi opasnosti otrabotannykh vanadievykh katalizatorov dlya cheloveka i okruzhayushchei sredy, a takzhe defitsitnosti i vysokoi tseny soedinenii vanadiya trebuetsya proizvodit' pererabotku dezaktivirovannykh vanadievykh kontaktnykh mass. V svyazi s ehtim voznikaet neobkhodimost' opredeleniya prichin dezaktivatsii sernokislotnykh vanadievykh katalizatorov marki SVD posle ikh ehkspluatatsii. Vse issledovannye obraztsy imeyut nizkuyu udel'nuyu poverkhnost' i poristost', chto ukazyvaet na razrushenie nositelya. Rentgenospektral'nyi analiz svidetel'stvuet o nizkom soderzhanii V2O5. Ehto svyazano s nalichiem primesei v diatomite. Oksidy alyuminiya i zheleza vzaimodeistvuyut s pirosul'fovanadatom kaliya, v rezul'tate ehtoi reaktsii obrazuyutsya alyumo- i zhelezokalievye kvastsy i, kak sledstvie, vydelyaetsya kristallicheskaya faza V2O5, chto privodit k rezkomu izmeneniyu sostava i svoistv aktivnogo komponenta i obuslovlivaet ponizhenie aktivnosti. Rezul'taty rentgenograficheskikh issledovanii pokazyvayut, chto vse issleduemye obraztsy soderzhat kristallicheskie formy diatomita preimushchestvenno v vide vysokotemperaturnoi modifikatsii – kristobalita. Znachitel'noe kolichestvo kristobalita privodit k narusheniyu mekhanicheskoi prochnosti granul i nizkoi udel'noi poverkhnosti

 диоксид серы ванадиевый катализатор дезактивация кристобалит морфология поверхностного слоя активность dioksid sery vanadievyi katalizator dezaktivatsiya kristobalit morfologiya poverkhnostnogo sloya aktivnost' Работа выполнена в рамках государственного задания на выполнение НИР (проект № FZZW-2024-0004) и с использованием ресурсов центра коллективного пользования научным оборудованием ИГХТУ.

Weckhuysen B. M., Keller D. E. Chemistry, spectroscopy and the role of supported vanadium oxides in heterogeneous catalysis. Catal. Today, 2003, 78(1-4), 25–46. DOI: 10.1016/S0920-5861(02)00323-1. Weckhuysen B. M., Keller D. E. Chemistry, spectroscopy and the role of supported vanadium oxides in heterogeneous catalysis. Catal. Today, 2003, 78(1-4), 25–46. DOI: 10.1016/S0920-5861(02)00323-1. Досумов К., Ергазиева Г. Е. Морфология и активность ванадийсодержащих катализаторов селективного окисления бензола в малеиновый ангидрид. ЖФХ, 2012, 86(11), 1897–1899. Dosumov K., Ergazieva G. E. Morfologiya i aktivnost' vanadiysoderzhaschih katalizatorov selektivnogo okisleniya benzola v maleinovyy angidrid. ZhFH, 2012, 86(11), 1897–1899. Боресков Г. К. Катализ в производстве серной кислоты. М.: Химия, 1954, 348 с. Boreskov G. K. Kataliz v proizvodstve sernoy kisloty. M.: Himiya, 1954, 348 s. Ещенко Л. С. Технология минеральных удобрений, солей и щелочей. М.: БГТУ, 2015, 167 с. Eschenko L. S. Tehnologiya mineral'nyh udobreniy, soley i schelochey. M.: BGTU, 2015, 167 s. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. М.: Химия, 1983, 360 c. Amelin A.G. Tehnologiya sernoy kisloty. M.: Himiya, 1983, 360 c. Ивакин А. А., Яценко А. П., Глазырин М. П., Красильников В. И. Химия процессов синтеза ванадиевых катализаторов окисления сернистого ангидрид. ЖПХ, 1982, 55(2), 344-350. Ivakin A. A., Yacenko A. P., Glazyrin M. P., Krasil'nikov V. I. Himiya processov sinteza vanadievyh katalizatorov okisleniya sernistogo angidrid. ZhPH, 1982, 55(2), 344-350. Петровская Г. И., Герке Л. С., Таланова В. Н., Ваткеева Е. Н. в кн. Катализаторы производства серной кислоты, под ред. СО ИК СССР, Новосибирск, 1990, 47. Petrovskaya G. I., Gerke L. S., Talanova V. N., Vatkeeva E. N. v kn. Katalizatory proizvodstva sernoy kisloty, pod red. SO IK SSSR, Novosibirsk, 1990, 47. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984, 306 с. Greg S., Sing K. Adsorbciya, udel'naya poverhnost', poristost'. M.: Mir, 1984, 306 s. Плясова Л.М. Введение в рентгенографию катализаторов. Учреждение РАН, ИК СО РАН, 2001, 65 с. Plyasova L.M. Vvedenie v rentgenografiyu katalizatorov. Uchrezhdenie RAN, IK SO RAN, 2001, 65 s. Institute of Experimental Mineralogy. Russian Academy of Sciences.: Crystallographic and Crystallochemical Database for Minerals and their Structural Analogues, 1997. URL: http://database.iem.ac.ru/mincryst (дата обращения 26.03.2025). Institute of Experimental Mineralogy. Russian Academy of Sciences.: Crystallographic and Crystallochemical Database for Minerals and their Structural Analogues, 1997. URL: http://database.iem.ac.ru/mincryst (data obrascheniya 26.03.2025). Глуховский Н. Г., Воробъева Г. Ф. Влияние сульфатов щелочных металлов на контактные свойства ванадийсодержащего катализатора окисления нафталина. ЖПХ, 1981, 61(4), 926-928. Gluhovskiy N. G., Vorob'eva G. F. Vliyanie sul'fatov schelochnyh metallov na kontaktnye svoystva vanadiysoderzhaschego katalizatora okisleniya naftalina. ZhPH, 1981, 61(4), 926-928. Черепков Г. В., Мухленов И. П., Шевяков А. М., Добкина Е. И. Роль алюмосиликагеля и сульфата калия в формировании ванадиевого катализатора. Кин. и кат, 1976, 17(1), 204-207. Cherepkov G. V., Muhlenov I. P., Shevyakov A. M., Dobkina E. I. Rol' alyumosilikagelya i sul'fata kaliya v formirovanii vanadievogo katalizatora. Kin. i kat, 1976, 17(1), 204-207. Зайцев М. П., Таланова В. Н., Смирнова И. С. Изменение состава отработанного ванадиевого сернокислотного катализатора по глубине слоя в контактном аппарате. Ж.хим.пром., 1992, 2, 9. Zaycev M. P., Talanova V. N., Smirnova I. S. Izmenenie sostava otrabotannogo vanadievogo sernokislotnogo katalizatora po glubine sloya v kontaktnom apparate. Zh.him.prom., 1992, 2, 9. Гордина Н. Е. Способы интенсификации физико-химических процессов в технологии производства катализаторов и адсорбентов. И.: АО «Ивановский издательский дом», 2023, 324 с. Gordina N. E. Sposoby intensifikacii fiziko-himicheskih processov v tehnologii proizvodstva katalizatorov i adsorbentov. I.: AO «Ivanovskiy izdatel'skiy dom», 2023, 324 s. Неймарк И. Е. Шейнфайн Р. Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение. К.: Наукова Думка, 1973. 199 с. Neymark I. E. Sheynfayn R. Yu. Silikagel', ego poluchenie, svoystva i primenenie. K.: Naukova Dumka, 1973. 199 s. Айлер Р. Химия кремнезема. В 2-х томах. М.: Мир, 1982, 1127 с. Ayler R. Himiya kremnezema. V 2-h tomah. M.: Mir, 1982, 1127 s.