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用于氯化氢催化化制氯气的催化剂及制备方法和应用

阅读:260发布:2024-02-13

专利汇可以提供用于氯化氢催化化制氯气的催化剂及制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于氯化氢催化 氧 化制氯气的催化剂及制备方法和应用,所述的催化剂中,Al2O3的重量含量为24.6~47.2%,SiO2的重量含量为25.7~47%,以Cu、La、Ce、Pr、Sm和K元素的重量含量计分别为Cu:0.8~16%,La:0.8~9%,Ce:0.7~8%,Pr:0.7~8%,Sm:0.8~9%,K:0.5~5%。本发明的制备过程中,依次采用共沉淀法、粉体混合和浸渍法,具有活性组分分布均匀,不易流失的优点。,下面是用于氯化氢催化化制氯气的催化剂及制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.用于氯化氢催化化制氯气的催化剂,其特征在于,所述的催化剂中,Al2O3的重量含量为24.6~47.2%,SiO2的重量含量为25.7~47%,以Cu、La、Ce、Pr、Sm和K元素的重量含量计分别为Cu:0.8~16%,La:0.8~9%,Ce:0.7~8%,Pr:0.7~8%,Sm:0.8~9%,K:0.5~
5%。
2.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将Cu(NO3)2·3H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·和Al(NO3)3·9H2O用去离子溶解,获得混合溶液;
Cu(NO3)2·3H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的重量比为3~60.8:2.5~28.1:2.2~24.8:2.2~24.7:2.4~26.6:180.7~
347.6;
(2)向步骤(1)中的混合溶液中加入(NH4)2CO3溶液和水,控制pH值约为7.5~8.5,抽滤,获得沉淀物;
(3)将步骤(2)中获得的沉淀物干燥,然后焙烧,获得Cu、La、Ce、Pr、Sm和Al的复合氧化物;
(4)将步骤(3)中的复合氧化物和SiO2粉进行研磨并混合,获得粉体,然后向粉体中加入水、柠檬酸和田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,干燥,焙烧,获得颗粒状固体;
(5)将KCl用水溶解,形成KCl溶液;
(6)将步骤(4)中的颗粒状固体浸渍于KCl溶液中,干燥,焙烧,即获得所述的用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,向步骤(1)中的混合溶液中加入(NH4)2CO3溶液和氨水,控制pH值约为7~9;搅拌2~3h,静置6~10h,抽滤,并依次用去离子水、无水乙醇清洗沉淀物,获得沉淀物。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(3)中,将步骤(2)中获得的沉淀物在
100~120℃条件下干燥10~24h,然后在800~900℃条件下焙烧3~6h。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(4)中,将步骤(3)中的复合氧化物和SiO2粉进行研磨并混合,获得粉体,然后向粉体中加入水、柠檬酸和田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,再在105~140℃条件下干燥6~10h,在600~650℃条件下焙烧4~6h,获得颗粒状固体。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,SiO2粉和Al(NO3)3·9H2O的重量比为25.7~
47:180.7~347.6;
水、柠檬酸、田菁粉和研磨并混合均匀的粉体的重量比为0.6~1.2:0.01~0.08:0.01~0.05:1。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,KCl和Al(NO3)3·9H2O的重量比为1~9.5:
180.7~347.6。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,(6)将步骤(4)中的颗粒状固体浸渍于KCl溶液中,静置12~15h,然后在100~115℃条件下干燥12~15h,再在400~600℃条件下焙烧
3~6h。
9.根据权利要求1所述的用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂的应用,其特征在于,用于氯化氢催化氧化反应制氯气。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,制备方法如下:将所述的催化剂置于固定床反应器的反应管中,在一定条件下进行氯化氢催化氧化反应,即可获得氯气。

说明书全文

用于氯化氢催化化制氯气的催化剂及制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂及制备方法和应用。

背景技术

[0002] 氯化氢催化氧化制氯气是以氯化氢和氧气为原料,在催化剂作用下,在一定温度条件下发生反应制氯气,为放热反应,利用涉氯工业副产氯化氢催化氧化制氯气,可实现氯资源的循环利用。
[0003] 对于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂研究已有报道,如系、钌系、铬系催化剂等,制备方法有浸渍法、溶胶-凝胶法等。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂及制备方法和应用。该催化剂采用共沉淀法和浸渍法制备,具有活性组分分布均匀,不易流失的优点。
[0005] 本发明的催化剂中,Al2O3的重量含量为24.6~47.2%,SiO2的重量含量为25.7~47%,以Cu、La、Ce、Pr、Sm和K元素的重量含量计分别为Cu:0.8~16%,La:0.8~9%,Ce:0.7~8%,Pr:0.7~8%,Sm:0.8~9%,K:0.5~5%。
[0006] 所述催化剂的制备方法,包括如下步骤:
[0007] (1)将Cu(NO3)2·3H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·和Al(NO3)3·9H2O用去离子溶解,获得混合溶液;
[0008] Cu(NO3)2·3H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的重量比为3~60.8:2.5~28.1:2.2~24.8:2.2~24.7:2.4~26.6:180.7~347.6;
[0009] (2)在搅拌的条件下,向步骤(1)中的混合溶液中缓慢加入(NH4)2CO3溶液和水,控制pH值约为7.5~8.5,优选8,搅拌2~3h,静置6~10h,抽滤,并依次用去离子水、无水乙醇清洗沉淀物3次,再抽滤,获得沉淀物;
[0010] (3)将步骤(2)中获得的沉淀物在100~120℃条件下干燥10~24h,然后在800~900℃条件下焙烧3~6h,获得Cu、La、Ce、Pr、Sm和Al的复合氧化物;
[0011] (4)将步骤(3)中的复合氧化物和SiO2粉进行研磨并混合均匀,获得粉体,然后向粉体中加入水、柠檬酸和田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,再在105~140℃条件下干燥6~10h,在600~650℃条件下焙烧4~6h,获得颗粒状固体;
[0012] SiO2粉和Al(NO3)3·9H2O的重量比为25.7~47:180.7~347.6;
[0013] 水、柠檬酸、田菁粉和研磨并混合均匀的粉体的重量比为0.6~1.2:0.01~0.08:0.01~0.05:1;
[0014] (5)将KCl用水溶解,形成KCl溶液;
[0015] KCl和Al(NO3)3·9H2O的重量比为1~9.5:180.7~347.6;
[0016] (6)将步骤(4)中的颗粒状固体浸渍于KCl溶液中,静置12~15h,然后在100~115℃条件下干燥12~15h,再在400~600℃条件下焙烧3~6h,即获得所述的用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂;
[0017] 采用上述方法制备的催化剂,可用于氯化氢催化氧化反应制氯气,制备方法如下:
[0018] 将所述的催化剂置于固定床反应器的反应管中,在一定条件下进行氯化氢催化氧化反应,即可获得氯气。
[0019] 本发明的有益效果是:该催化剂制备过程中依次采用共沉淀法、粉体混合和浸渍法,具有活性组分分布均匀,不易流失的优点。

具体实施方式

[0020] 实施例1
[0021] 颗粒状催化剂的制备步骤如下:
[0022] (1)将23gCu(NO3)2·3H2O、10gLa(NO3)3·6H2O、10gCe(NO3)3·6H2O、6gPr(NO3)3·6H2O、7gSm(NO3)3·6H2O和330g Al(NO3)3·9H2O用1500g去离子水溶解,获得混合溶液;
[0023] (2)在搅拌的条件下,向步骤(1)中混合溶液中缓慢加入(NH4)2CO3溶液和氨水,控制pH值约为8,再搅拌2h,静置6h,抽滤,并依次用去离子水、无水乙醇清洗沉淀物3次,再抽滤,获得沉淀物;
[0024] (3)将步骤(2)中获得的沉淀物在100℃条件下干燥10h,然后在800℃条件下焙烧3h,获得Cu、La、Ce、Pr、Sm和Al的复合氧化物;
[0025] (4)将步骤(3)中的复合氧化物和46gSiO2粉进行研磨并混合均匀,获得粉体,然后向粉体中加入89g水、5g柠檬酸和3.5g田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,再在105℃条件下干燥6h,在600℃条件下焙烧4h,获得颗粒状固体;
[0026] (5)将5gKCl用60g水溶解,形成KCl溶液;
[0027] (6)将步骤(4)中的颗粒状固体用KCl溶液浸渍,静置12h,然后在100℃条件下干燥12h,最后在400℃条件下焙烧3h,获得颗粒状催化剂。
[0028] 氯化氢催化氧化反应制氯气的反应条件为体积比HCl:O2为2:1,氯化氢的空速为450h-1,反应温度为380℃,反应压为0.2Mpa。反应至100h时,HCl的转化率为78%。
[0029] 实施例2
[0030] (1)将25gCu(NO3)2·3H2O、12gLa(NO3)3·6H2O、11gCe(NO3)3·6H2O、7gPr(NO3)3·6H2O、8gSm(NO3)3·6H2O和300g Al(NO3)3·9H2O用1300g去离子水溶解,获得混合溶液;
[0031] (2)在搅拌的条件下,向步骤(1)中的混合溶液中缓慢加入(NH4)2CO3溶液和氨水,控制pH值约为8,再搅拌3h,静置8h,抽滤,并依次用去离子水、无水乙醇清洗沉淀物3次,再抽滤,获得沉淀物;
[0032] (3)将步骤(2)中获得的沉淀物在115℃条件下干燥15h,然后在900℃条件下焙烧5h,获得Cu、La、Ce、Pr、Sm和Al的复合氧化物;
[0033] (4)将步骤(3)中的复合氧化物和44gSiO2粉进行研磨并混合均匀,获得粉体,然后向粉体中加入109g水、5.5g柠檬酸和3g田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,再在120℃条件下干燥8h,在650℃条件下焙烧5h,获得颗粒状固体;
[0034] (5)将6gKCl用56g水溶解,形成KCl溶液;
[0035] (6)将步骤(4)中的颗粒状固体用KCl溶液浸渍,静置15h,然后在115℃条件下干燥15h,最后在450℃条件下焙烧4h,获得颗粒状催化剂。
[0036] 氯化氢催化氧化反应制氯气的反应条件同实施例1。
[0037] 反应至100h时,HCl的转化率为80%。
[0038] 实施例3
[0039] (1)将27gCu(NO3)2·3H2O、13gLa(NO3)3·6H2O、12gCe(NO3)3·6H2O、9gPr(NO3)3·6H2O、9gSm(NO3)3·6H2O、280g Al(NO3)3·9H2O用1200g去离子水溶解,获得混合溶液;
[0040] (2)在搅拌的条件下,向步骤(1)中的混合溶液中缓慢加入(NH4)2CO3溶液和氨水,控制pH值约为8,再搅拌3h,静置10h,抽滤,并依次用去离子水、无水乙醇清洗沉淀物3次,再抽滤,获得沉淀物;
[0041] (3)将步骤(2)中获得的沉淀物置于烘箱中,于120℃条件下干燥24h,然后在850℃条件下焙烧6h,获得Cu、La、Ce、Pr、Sm和Al的复合氧化物;
[0042] (4)将步骤(3)中的复合氧化物和41gSiO2粉进行研磨并混合均匀,获得粉体,然后向粉体中加入95g水、5.6g柠檬酸和2.7g田菁粉,混合均匀并捏合,然后挤出成型,再在140℃条件下干燥10h,在650℃条件下焙烧6h,获得颗粒状固体;
[0043] (5)将7gKCl用55g水溶解,形成KCl溶液;
[0044] (6)将步骤(4)中的颗粒状固体用KCl溶液浸渍,静置15h,然后在115℃条件下干燥15h,最后在450℃条件下焙烧4h,获得颗粒状催化剂。
[0045] 氯化氢催化氧化反应制氯气的反应条件同实施例1。反应至100h时,HCl的转化率为81%。
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