一種用于催化氧化氯化氫生產氯氣的催化劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于催化氧化氯化氫生產氯氣工藝中使用的催化劑，具體涉及一 種通過兩次浸漬法制備的含有釕、銅元素以及堿金屬元素和稀土金屬元素的催化劑，該催 化劑具有核殼結構。
【背景技術】
[0002] 冶金、紡織、醫藥、氯堿、石油化工等多種行業中，以副產物形式所產生氯化氫的量 是巨大的。如何處理大量的氯化氫，已經成為一個亟待解決的問題。目前工業上實際采用 的主要處理措施是用水吸收氯化氫后制成質低價廉的鹽酸出售；由于鹽酸價格低廉且市場 需求容量有限，將氯化氫制成鹽酸實際上已經成為一種負擔而不是變廢為寶。還有一些采 用的處理措施是用堿中和氯化氫后直接排放；然而隨著環保法律法規日趨完善，各種排放 方式的環保標準已經非常嚴格。
[0003] 因此，可工業化的將氯化氫制成氯氣的方法已經受到相關行業的持續關注。因為 將副產物氯化氫直接制成氯氣的方法，不僅能實現氯元素的閉路循環，還能實現反應過程 的零排放。到目前為止，氯化氫制備氯氣的方法主要可以分為三類：電解法，直接氧化法和 催化氧化法。但是，電解法工藝的能源消耗太大，且離子膜也需要經常更換，成本非常高， 每噸氯氣回收成本> 4000元；直接氧化法的收率低，不可工業化；與電解法、直接氧化法相 t匕，催化氧化法尤其是經由Deacon反應的催化氧化法最具工業化潛力。
[0004]Deacon反應是在存在催化劑的情況下將氯化氫氧化成氯氣的反應。Deacon反應 方程式為：
【主權項】
1. 一種用于催化氧化氯化氫生產氯氣的催化劑，其中含有釕、銅、堿金屬和稀土金屬組 分，其特征在于：銅的含量占催化劑重量的3. O?26. Owt%;堿金屬的含量占催化劑重量的 0. 2?4. Owt% ;稀土金屬的含量占催化劑重量的0. 2?2. Owt % ;釕的含量占催化劑重量 的 2. 0 ?8. Owt%。
2. 根據權利要求1所述的催化劑，其中銅的含量優選占催化劑重量的9.0? 16. Owt %，更優選占催化劑重量的9. 2?11. 4wt %。
3. 根據權利要求1-2所述的催化劑，其中堿金屬的含量優選占催化劑重量的0. 5? 2. 6wt %，更優選占催化劑重量的0· 6?I. Iwt %。
4. 根據權利要求1-3所述的催化劑，其中稀土金屬的含量優選占催化劑重量的0. 4? 1. 2wt%，更優選占催化劑重量的0· 6?I. 2wt%。
5. 根據權利要求1-4所述的催化劑，其中釕的含量優選占催化劑重量的2. 5? 5. Owt %，更優選占催化劑重量的3. 0?5. Owt %。
6. 根據權利要求1-5所述的催化劑，其中堿金屬選自鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁。
7. 根據權利要求1-6所述的催化劑，其中稀土金屬選自鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、 錯、,L、試、摘、欽、輯、錢、鏡、錯。
8. 根據權利要求1-7所述的催化劑，其中還包含載體，所述載體選自三氧化二鋁、二氧 化鈦、氧化錫、氧化硅、氧化鋯或其一種或多種的混合物，優選三氧化二鋁，最優選Y -三氧 化二鋁。
9. 一種制備權利要求1-8任一項所述的催化劑的方法，包含： a) 將含銅化合物、含堿金屬化合物和含稀土金屬化合物溶于第一液體中制成第一溶 液，向所述第一溶液中加入載體并初次浸漬； b) 濾去所述第一溶液得到初次浸漬過的載體，初次烘干并初次煅燒所述初次浸漬過的 載體從而得到初次煅燒過的載體； c) 含釕化合物溶于第二液體中制成第二溶液，加入所述初次煅燒過的載體并二次浸 漬； d) 濾去所述第二溶液得到二次浸漬過的載體，再次烘干并再次煅燒所述二次浸漬過的 載體從而得到催化劑。
10. 根據權利要求9的方法，其中所述含銅化合物選自銅氧化物和/或氯化物。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述銅氧化物選自氧化銅、氧化亞銅或其一種 或多種的混合物。
12. 根據權利要求10所述的方法，其中所述銅氯化物選自氯化銅、氯化亞銅或其一種 或多種的混合物。
13. 根據權利要求9-12所述的方法，其中所述含銅化合物可以為水合的鹽。
14. 根據權利要求9-13所述的方法，其中所述含釕化合物選自氯化釕、氧化釕、氧氯化 釕、硝酸釕或其一種或多種的混合物，優選氯化釕。
15. 根據權利要求9-14所述的方法，其中所述含釕化合物可以為水合的鹽。
16. 根據權利要求9-15所述的方法，其中所述含堿金屬化合物選自氯化鉀、氯化鈉、硝 酸鉀、硝酸鈉或其一種或多種的混合物，優選氯化鉀。
17. 根據權利要求9-16所述的方法，其中所述含堿金屬化合物可以為水合的鹽。
18. 根據權利要求9-17所述的方法，其中所述含稀土金屬化合物選自鑭或鈰的氯化物 或硝酸鹽，或其一種或多種的混合物，優選氯化鈰。
19. 根據權利要求9-18所述的方法，其中所述含稀土金屬化合物可以為水合的鹽。
20. 根據權利要求9-19所述的方法，其中所述載體選自三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化 錫、氧化硅、氧化鋯或其一種或多種的混合物，優選三氧化二鋁，最優選Y -三氧化二鋁。
21. 根據權利要求9-20所述的方法，其中所述初次浸漬或所述二次浸漬的時間6?15 小時，優選8?12小時。
22. 根據權利要求9-21所述的方法，其中所述初次浸漬優選采用超聲波輔助浸漬，其 中初次浸漬時，超聲波輔助浸漬時間為5?30分鐘，優選為10?20分鐘。
23. 根據權利要求9-22所述的方法，其中所述二次浸漬優選采用超聲波輔助浸漬，其 中二次浸漬時，超聲波輔助浸漬時間為20?60分鐘，優選為30?50分鐘。
24. 根據權利要求9-23所述的方法，其中所述第一液體或第二液體可選自蒸餾水、稀 硝酸、稀鹽酸等。
25. 根據權利要求9-24所述的方法，其中所述初次煅燒的溫度為400?800°C，優選 500?600°C，時間為2?5小時；優選2?3小時；所述初次煅燒優選在空氣氣氛下進行。
26. 根據權利要求9-25所述的方法，其中所述再次煅燒的溫度為200?600°C，優選 300?500°C，時間為2?5小時；優選2?3小時；所述再次煅燒優選在空氣氣氛下進行。
27. 根據權利要求9-26所述的方法，其中所述初次烘干的條件是：溫度為100? 130°C，優選 120°C，時間為 0· 5 ?16h。
28. 根據權利要求9-27所述的方法，其中所述再次烘干的條件是：溫度為100? 130°C，優選 120°C，時間為 0· 5 ?16h。
29. -種催化氧化氯化氫生產氯氣的方法，包括： a) 供應含氯化氫原料氣物流以及用于氧化所述氯化氫的含氧氣物流； b) 將所述含氯化氫原料氣物流以及用于氧化所述氯化氫的含氧氣物流與權利要求 1-8任一項所述催化劑接觸進行反應； c) 從反應過的物流中分離獲得氯氣。
30. 根據權利要求29的方法，其中所述的含氯化氫原料氣包括來自相關行業生產例如 異氰酸酯的生產、酰氯的生產、芳族化合物氯化等的副產物形式的氯化氫。
31. 根據權利要求29-30的方法，其所述的含氧氣物流可以是純氧形式的氣體或者是 其他含氧氣體（例如空氣）。
32. 根據權利要求29-31的方法，其中所述方法可以采用連續或者間歇反應方式進行， 優選采用連續反應方式。
33. 權利要求1-8任一項所述催化劑用于催化氧化氯化氫生產氯氣的用途，包括：將含 氯化氫原料氣物流以及用于氧化所述氯化氫的含氧氣物流與權利要求1-8任一項所述催 化劑接觸進行反應。
【專利摘要】本發明涉及一種用于催化氧化氯化氫生產氯氣工藝中使用的催化劑，具體涉及一種通過兩次浸漬法制備的含有釕、銅元素以及堿金屬元素和稀土金屬元素的催化劑，該催化劑具有核殼結構。
【IPC分類】B01J23-89, C01B7-04
【公開號】CN104549360
【申請號】CN201410129773
【發明人】王農躍, 瞿雄偉, 邵建明, 李國華, 趙全忠
【申請人】上海方綸新材料科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年4月1日