[發明專利]一種雙功能催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200910027312.0
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101559374A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 喬旭;陳獻;凌玉輝;崔咪芬;湯吉海;張雪華;陸曉磊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/847;B01J23/83;B01J23/78;B01J37/04;B01J37/08;C01B7/04;B01D53/72;B01D53/86
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;劉成群

技術領域

本發明屬于環境保護領域及催化劑領域，涉及一種雙功能催化劑，特別是涉及一種適用于氯化氫氧化和有機雜質氧化燃燒的雙功能催化劑，本發明還涉及該雙功能催化劑的制備方法和應用。

背景技術

在環己烷氯化制氯代環己烷、苯氯化制氯化苯、甲苯氯化制環上或側鏈氯代甲苯等有機氯產品生產過程中，50％的氯轉化為副產氯化氫。因環己烷、苯、甲苯等原料沸點較低，難以完全被冷凝回收下來，逸出的氯化氫氣體中通常含有這些有機雜質。目前，從副產氯化氫中回收氯資源已受到越來越多的重視，采用氯化氫催化氧化制氯是最為先進有效的方法。與單純的氯化氫催化氧化不同，氯化氫氣體中含有的有機雜質，容易引起催化劑中毒、失活，雖然可以采用吸附分離等手段，將有機雜質從氯化氫氣體中分離出來，以避免其對催化劑的毒害，但在吸附劑再生時會引起二次污染。因此，研制一種雙功能催化劑，在氯化氫氧化的同時，將氯化氫廢氣中的有機雜質(環己烷、苯、甲苯等)深度氧化燃燒，使其轉化成對催化劑無害的二氧化碳和水，以保證氯化氫廢氣在不經分離去除有機雜質的情況下直接進行氧化制氯反應，對于氯化氫廢氣氧化制氯技術的工業化具有重要意義，同時對于石油化工、制藥、印刷、涂料裝飾、表面防腐等行業含有易揮發性污染物(VOCs)廢氣的處理具有推廣價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負載有稀土金屬元素鈰、堿金屬元素鉀及過渡金屬元素的ReY分子篩雙功能催化劑，該催化劑能同時適用于氯化氫催化氧化制氯反應和氯化氫廢氣中有機雜質的深度氧化燃燒反應。

本發明的另一個目的是提供上述催化劑的制備方法。

本發明還有一個目的是提供上述催化劑的應用。

該催化劑主要由載體、稀土元素、堿金屬元素及過渡金屬元素和黏結劑構成。稀土元素、堿金屬元素及過渡金屬元素作為催化劑的活性組分。

具體地，本發明的目的是通過下列技術方案實現的：

一種適用于氯化氫氧化和有機雜質氧化燃燒的雙功能催化劑，該催化劑是由含稀土金屬元素鈰的物質、含堿金屬元素鉀的物質以及含過渡金屬元素的物質在黏結劑的作用下負載于載體上焙燒制得，，其中過渡金屬元素為Cu、Mn、Fe、V、Co中1～3種元素，優選為Cu、Mn、Co中的1～3種元素。

所述的催化劑，其中稀土金屬元素鈰在載體上的負載量以鈰氧化物計為載體重量的1～28％，優選為8～14％；堿金屬元素鉀在載體上的負載量以鉀氧化物計為載體重量的0.1～16％，優選為5～8％；過渡金屬元素在載體上的負載量以過渡金屬元素的氧化物計為載體重量的10～40％，優選12～20％；黏結劑用量為載體重量的8～15％。

所述的催化劑，其中黏結劑為活性氧化鋁或硅溶膠，優選硅溶膠；載體為ReY分子篩。

所述的催化劑，其中含稀土金屬元素鈰的物質為鈰元素的可溶性鹽；含堿金屬元素鉀的物質為鉀元素的可溶性鹽；含過渡金屬元素的物質為過渡金屬元素的可溶性鹽。

所述的催化劑，其特征在于鈰元素的可溶性鹽為鈰元素的硝酸鹽或氯化鹽中的一種或多種，選自硝酸鈰銨、硝酸鈰、三氯化鈰中的一種或多種，優選硝酸鈰Ce(NO₃)₃·6H₂O；鉀元素的可溶性鹽為鉀元素的氯鹽、硝酸鹽或碳酸鹽中的一種或多種，選自氯化鉀、硝酸鉀、碳酸鉀中的一種或多種，優選氯化鉀；過渡金屬元素的可溶性鹽為過渡金屬元素Cu、Fe、V、Mn、Co中的1～3種元素優選Cu、Mn、Co中的1～3種元素的硝酸鹽、氯鹽、乙酸鹽、草酸鹽中的一種或多種，選自硝酸銅、氯化銅、乙酸銅、硝酸鐵、氯化鐵、乙酸鐵、四氯化釩、硝酸釩、硝酸錳、氯化錳、乙酸錳、硝酸鈷、乙酸鈷中的一種或多種。

所述催化劑的制備方法，該方法包括下列步驟：

取含稀土元素鈰的物質、含堿金屬元素鉀的物質以及含過渡金屬元素的物質，與適量載體及黏結劑混合均勻，成型，干燥，然后在馬弗爐中焙燒適當時間，得到催化劑，其中過渡金屬元素為Cu、Mn、Fe、V、Co中1～3種元素，優選為Cu、Mn、Co中的1～3種元素。

更進一步，所述催化劑的制備方法包括下列步驟：

取稀土元素鈰的可溶性鹽、堿金屬元素鉀的可溶性鹽以及過渡金屬元素的可溶性鹽溶于水，與適量載體及黏結劑混合均勻，成型，在100～120℃空氣氣氛下干燥8～24h，然后在馬弗爐中450～650℃焙燒3～5h，得到催化劑，其中過渡金屬元素為Cu、Mn、Fe、V、Co中1～3種元素，優選為Cu、Mn、Co中的1～3種元素。

所述催化劑的制備方法，其中：