[發(fā)明專(zhuān)利]石墨改性方法及由該方法制備的改性石墨及其應(yīng)用和烴氧化方法及揮發(fā)性有機(jī)物的脫除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911043248.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112744814B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史春風(fēng);榮峻峰;宗明生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/21
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/21;B01J27/128;B01J23/745;B01D53/86;B01D53/94;B01D53/44
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國(guó)平;顧映芬

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨改性方法以及由該方法制備的改性石墨及其應(yīng)用，本發(fā)明還公開(kāi)了采用所述改性石墨的烴氧化方法以及揮發(fā)性有機(jī)物脫除方法。所述該方法包括將第VIII族非貴金屬單質(zhì)以及作為原料的石墨在密閉反應(yīng)器內(nèi)與鹵素氣體于300?800℃接觸；從反應(yīng)器內(nèi)排出至少部分氣流，在反應(yīng)器內(nèi)得到改性石墨。采用本發(fā)明的方法制備的改性石墨對(duì)烴類(lèi)物質(zhì)的氧化反應(yīng)、特別是完全氧化反應(yīng)具有提高的催化活性，不僅能獲得更高的烴類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，而且能有效地降低氧化反應(yīng)的溫度，適用于揮發(fā)性有機(jī)物的脫除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨的改性方法以及由該方法制備的改性石墨及其應(yīng)用，本發(fā)明還涉及采用所述改性石墨作為催化劑的烴氧化方法以及揮發(fā)性有機(jī)物的脫除方法。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa，常壓下沸點(diǎn)低于250℃的有機(jī)化合物，例如：烷烴、芳烴、醚醇、鹵代烴等。工業(yè)廢氣(例如：石化生產(chǎn)中的廢氣)、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣是VOCs的主要來(lái)源。VOCs已經(jīng)成為引發(fā)光化學(xué)煙霧的主要原因之一，并和氮氧化物、可吸入顆粒物等共同成為大氣質(zhì)量的重要控制污染物。另外，VOCs還有高毒性、致癌等危害，對(duì)于它的治理已是一個(gè)十分重要而有意義的研究課題。

目前，VOCs主要的處理技術(shù)有回收技術(shù)和消除技術(shù)。回收技術(shù)主要采用物理方法，一般有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法等；消除技術(shù)主要采用化學(xué)方法，常見(jiàn)的是直接燃燒法、催化氧化法、低溫等離子法等。其中，吸附法的操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，技術(shù)成熟，但有吸附劑適用范圍小、易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)；吸收法的優(yōu)點(diǎn)是處理范圍大、效率高，但是存在設(shè)計(jì)困難、投資大且對(duì)溶劑的選擇要求高的不足；冷凝法針對(duì)沸點(diǎn)越高的揮發(fā)性有機(jī)物，冷凝法的消除效果越好；膜分離法具有操作流程簡(jiǎn)單、VOCs回收率高、能耗低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但其造價(jià)較高。

消除技術(shù)是將VOCs通過(guò)各種手段進(jìn)行分解，最終轉(zhuǎn)化成為水和二氧化碳的技術(shù)。消除技術(shù)主要分為直接燃燒法和催化氧化法。直接燃燒法是將VOCs在高溫下(800-1000℃)和氧氣(空氣)直接接觸燃燒，轉(zhuǎn)化成為無(wú)污染的二氧化碳和水。該方法在石化行業(yè)應(yīng)用較多，但能耗較大。

催化氧化技術(shù)是綠色清潔技術(shù)，具有能耗低、熱量可循環(huán)利用、工藝簡(jiǎn)單、處理效率高、對(duì)可燃組分濃度和熱值限制少、無(wú)火焰燃燒及安全性好等特點(diǎn)。因此，該方法受到研究者們的廣泛關(guān)注。該方法主要采用的催化劑為貴金屬催化劑(例如Au、Pt、Pd)、過(guò)渡金屬氧化物(例如氧化鐵、氧化錳、氧化銅、氧化鈰等)以及貴金屬和過(guò)渡金屬氧化的復(fù)合物。

發(fā)明內(nèi)容

盡管催化氧化技術(shù)在500℃以下能將揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)基本氧化分解，但是仍然需要進(jìn)一步降低催化氧化反應(yīng)的溫度，從而降低能耗。

本發(fā)明的目的在于克服催化氧化技術(shù)存在的上述不足，提供一種石墨改性方法，采用該方法制備的改性石墨作為催化氧化的催化劑，能有效地降低催化氧化反應(yīng)的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種石墨改性方法，該方法包括以下步驟：

(1)將第VIII族非貴金屬單質(zhì)以及作為原料的石墨在密閉反應(yīng)器內(nèi)與鹵素氣體于300-800℃接觸；

(2)從反應(yīng)器內(nèi)排出至少部分氣流，在反應(yīng)器內(nèi)得到改性石墨。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了由本發(fā)明第一個(gè)方面所述的方法制備的改性石墨。

根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明第二個(gè)方面所述的改性石墨作為烴的氧化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種烴氧化方法，該方法包括將烴與本發(fā)明第二個(gè)方面所述的改性石墨接觸，以將烴氧化。

根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種揮發(fā)性有機(jī)物的脫除方法，該方法包括在氧化反應(yīng)條件下，將含有揮發(fā)性有機(jī)物的物質(zhì)與本發(fā)明第二個(gè)方面所述的改性石墨接觸。