[發明專利]一種氯化氫高效轉化制氯氣的催化劑

有效

• 申請號: 201710071523.9
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106890666B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 楊建明;袁俊;呂劍;溫曉燕;李江偉;惠豐;趙鋒偉;余秦偉;梅蘇寧;王為強;李亞妮;張前
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: B01J29/26
• 分類號: B01J29/26;B01J29/24;C01B7/04
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 徐茂梁

本發明公開了一種氯化氫高效轉化制氯氣的催化劑，其特征在于催化劑前驅體質量百分組成為：組分A：70%～80%；組分B：5%～10%；組分C：1%～2%；組分D：0.1%～0.3%；余量為SiO₂；其中組分A為Na?型絲光沸石；組分B為Cu²⁺；組分C為Cs⁺;組分D為Re³⁺或Ir³⁺。本發明氯化氫氧化催化劑適用于氯化氫高轉化率生成氯氣。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種氯化氫高效轉化制氯氣的催化劑。

背景技術

氯氣是一種重要的化工基礎原料，廣泛應用于聚氨酯、有機硅、氯化烴、環氧樹脂、氯化橡膠、氯化高聚物等新材料行業，應用于多晶硅制造等新能源行業，應用于消毒劑、洗滌劑、食品添加劑、化妝品助劑等生活精細化工行業，應用于合成甘油、氯苯系列、氯乙酸、氯化芐、PCl₃等農藥/醫藥行業，以及應用于造紙、紡織、冶金和石油化工等行業。

在已報道的氯化氫氧化催化劑中，活性組分主要采用銅、鉻、釕等金屬元素。中國專利CN101125297公開了以二氧化硅為載體，磷酸處理的含氯化銅、氯化鉀和氯化鈰的催化劑，該催化劑在氯化氫和氧氣摩爾比為1:1，固定床反應器溫度為400℃，反應壓力為0.1Mpa，氯化氫進料空速為0.8hr^-1，產物氯氣的收率為80.1%。中國專利CN101559374公開了以硅膠、ReY分子篩為載體，負載氯化銅、氯化鉀、硝酸錳和硝酸鈰的催化劑，在氯化氫與氧氣流量均為200m1/min，催化劑用量為25g，反應溫度為 380℃下，氯化氫的轉化率為83.6%。上述銅系催化劑都存在反應溫度高，活性低且活性組分易揮發失活的問題。中國專利CN87101999公開了使用SiO₂為載體，催化劑中無定形的Cr₂O₃的含量為20%～90%。過程使用流化床反應器，在370～420℃操作，O₂/HCl為0.3～0.75，轉化率為75～80%。鉻系催化劑也存在反應溫度高和活性低的問題，而且容易產生鐵(或少量鎳和鈦)中毒，在實際應用中對反應器的制作材料要求極高，需要采用一種含鐵量在1%(重量)或更低的材料作為反應器材料，設備制造費用過高。文獻(張鈞鈞，氯化氫催化氧化制氯氣技術進展，中國氯堿[J]，2013(5):6-10)中指出日本住友化學工業株式會社公開了一種以RuO₂為主組分的催化劑。該催化劑以氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁或沸石等為負載，其中，以金紅石型TiO₂做載體時催化效率最高，釕相對于載體的質量比率為2%～6%，也可以添加釕以外的第三種成分，如鈀、銅化合物、鉻化合物、釩化合物、稀土化合物及堿金屬化合物等。反應采用固定床反應器，反應溫度為200～380℃，反應壓力為101.33～55066.5kPa。氯化氫和氧的摩爾進料比為0.05～1.25。在大氣壓及20～1000/h空速條件下，氯化氫的轉化率可達95.9%，該催化劑使用壽命可超過16000h。該催化劑含有貴金屬組分，并且催化劑的催化活性會隨著運轉時間的延長逐漸降低，也容易因氯化氫原料中的雜質和工藝操作過程中的失誤造成不可逆性的中毒而失活。上述催化劑存在的問題，嚴重得阻礙了氯化氫高效轉化制氯氣的工業化進程。

發明內容

針對背景技術存在的缺陷或不足，本發明提供一種低溫活性高、抗毒性好、成本低和壽命長的氯化氫高效轉化制氯氣的催化劑。

本發明在銅基活性組分的基礎上，通過添加堿金屬和貴金屬進行改性，并通過氟化氫與SiO₂反應生成氣體SiF₄，同時在催化劑中產生大量低溫活性位，從而提高了催化劑性能，從而制備得到氯化氫高效轉化制氯氣的催化劑。