[发明专利]一种氯化氢转化制氯气的催化剂

说明书

本发明公开了一种氯化氢转化制氯气的催化剂，其特征在于催化剂前驱体质量百分组成为：组分A：70％～80％；组分B：5％～10％；组分C：1％～2％；组分D：0.1％～0.3％；余量为SiO₂；其中组分A为活性氧化铝；组分B为Cu²⁺；组分C为Fr⁺或Cs⁺；组分D为Re³⁺或Ir³⁺。本发明氯化氢氧化催化剂适用于氯化氢高转化率生成氯气。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种氯化氢转化制氯气的的催化剂。

背景技术

氯气是一种重要的化工基础原料，广泛应用于聚氨酯、有机硅、氯化烃、环氧树脂、氯化橡胶、氯化高聚物等新材料行业，应用于多晶硅制造等新能源行业，应用于消毒剂、洗涤剂、食品添加剂、化妆品助剂等生活精细化工行业，应用于合成甘油、氯苯系列、氯乙酸、氯化苄、PCl₃等农药/医药行业，以及应用于造纸、纺织、冶金和石油化工等行业。

在已报道的氯化氢氧化催化剂中，活性组分主要采用铜、铬、钌等金属元素。中国专利CN101125297公开了以二氧化硅为载体，磷酸处理的含氯化铜、氯化钾和氯化铈的催化剂，该催化剂在氯化氢和氧气摩尔比为1:1，固定床反应器温度为400℃，反应压力为0.1Mpa，氯化氢进料空速为0.8hr^-1，产物氯气的收率为80.1％。中国专利CN101559374公开了以硅胶、ReY分子筛为载体，负载氯化铜、氯化钾、硝酸锰和硝酸铈的催化剂，在氯化氢与氧气流量均为200m1/min，催化剂用量为25g，反应温度为380℃下，氯化氢的转化率为83.6％。上述铜系催化剂都存在反应温度高，活性低且活性组分易挥发失活的问题。中国专利CN87101999公开了使用SiO₂为载体，催化剂中无定形的Cr₂O₃的含量为20％～90％。过程使用流化床反应器，在370～420℃操作，O₂/HCl为0.3～0.75，转化率为75～80％。铬系催化剂也存在反应温度高和活性低的问题，而且容易产生铁(或少量镍和钛)中毒，在实际应用中对反应器的制作材料要求极高，需要采用一种含铁量在1％(重量)或更低的材料作为反应器材料，设备制造费用过高。文献(张钧钧，氯化氢催化氧化制氯气技术进展，中国氯碱[J]，2013(5):6-10)中指出日本住友化学工业株式会社公开了一种以RuO₂为主组分的催化剂。该催化剂以氧化钛、氧化锆、氧化铝或沸石等为负载，其中，以金红石型TiO₂做载体时催化效率最高，钌相对于载体的质量比率为2％～6％，也可以添加钌以外的第三种成分，如钯、铜化合物、铬化合物、钒化合物、稀土化合物及碱金属化合物等。反应采用固定床反应器，反应温度为200～380℃，反应压力为101.33～55066.5kPa。氯化氢和氧的摩尔进料比为0.05～1.25。在大气压及20～1000/h空速条件下，氯化氢的转化率可达95.9％，该催化剂使用寿命可超过16000h。该催化剂含有贵金属组分，并且催化剂的催化活性会随着运转时间的延长逐渐降低，也容易因氯化氢原料中的杂质和工艺操作过程中的失误造成不可逆性的中毒而失活。上述催化剂存在的问题，严重得阻碍了氯化氢转化制氯气的工业化进程。

发明内容

针对背景技术存在的缺陷或不足，本发明提供一种低温活性高、抗毒性好、成本低和寿命长的氯化氢转化制氯气的催化剂。

本发明通过在铜基活性组分的基础上，添加碱金属和贵金属进行改性，并通过氟化氢与SiO₂反应生成气体SiF₄，同时在催化剂中产生大量低温活性位，从而提高了催化剂性能，从而制备得到氯化氢转化制氯气的催化剂。