[发明专利]一种四氯化碳和氯仿气相水解的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以多孔材料为催化剂载体，以无机盐或离子液体为催化剂，催化四氯化碳和氯仿气相水解的方法。

背景技术

四氯化碳(CTC)和氯仿由于其优良的性能，广泛应用于化工生产过程中。CTC是一种消耗臭氧层的物质(ODS)，按照《蒙特利尔议定书》的要求，其作为助剂用途的消费需逐步被淘汰。对于一些无法采用其他溶剂来替代CTC的行业，则必须将CTC的发散控制在可以忽略的水平。但对于尾气中低浓度的CTC发散情况，其回收利用的成本很高。同样对于尾气中的氯仿也需要进行销毁处理。因此，有必要研究开发一种治理销毁工业尾气中的CTC和氯仿的技术。

目前，尚无关于治理气体中CTC和氯仿组分技术的报道，也无将CTC和氯仿直接气相水解制备氯化氢的报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种四氯化碳和氯仿气相水解的方法。

本发明所提供的四氯化碳和氯仿气相水解的方法是通过以多孔材料为催化剂载体，以无机盐或离子液体为催化剂，催化四氯化碳和氯仿气相水解，具体步骤如下(如反应方程式(1)和(2)中所示)：

(1)

(2)

将压力(表压)为0-1.0Mpa的混合气体通入装有负载型催化剂的列管式或固定床反应器中，反应温度为不低于140℃，反应时间(混合气体在反应器中停留的时间)不少于1秒；

其中，所述的混合气体为气态的四氯化碳与水蒸汽的混合气体或者气态的氯仿与水蒸汽的混合气体或者是气态的四氯化碳、气态的氯仿与水蒸汽的混合气体；所述的负载型催化剂的载体为多孔材料，活性成分为过渡金属无机盐或含氮阳离子的离子液体，活性成分的负载量不低于0.1wt.％。

其中，所述的混合气体中，水蒸汽的用量不能低于水蒸汽与四氯化碳和/或氯仿进行水解反应时所需水的理论用量；而作为本发明的优选技术方案，气态的四氯化碳与水蒸汽的混合气体中，水蒸气的用量不低于四氯化碳的摩尔数的2.2倍；气态的氯仿与水蒸汽的混合气体中，水蒸气的用量不低于氯仿的摩尔数的2.2倍；气态的四氯化碳、气态的氯仿与水蒸汽的混合混合气体中，水蒸气的用量不低于四氯化碳与氯仿的摩尔数之和的2.2倍。

所述的多孔材料为颗粒状活性炭、γ-氧化铝或分子筛。

所述的过渡金属无机盐为氯化锌、氯化铁、氯化锡、硫酸锌或磷酸锌盐。

所述的含氮阳离子的离子液体选自咪唑类盐酸盐、吡啶类盐酸盐、咪唑类四氟硼酸盐、咪唑类磷酸二氢盐、咪唑类硫酸氢盐或盐酸三烷基胺。

负载型催化剂中活性成分的优选负载量为5-25wt.％。

作为本发明的另一个优选技术方案，将混合气体与负载型催化剂在列管式或固定床反应器中，于160-240℃反应30-90秒。

本发明中，含氮阳离子的离子液体采用常规的酸碱中和或亲核加成反应制备；采用浸渍方法将过渡金属无机盐或含氮阳离子的离子液体负载到载体上，得到负载型催化剂。

本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的水解方法反应条件温和，工艺简单，易于操作，无二次污染，适用于工业尾气中的四氯化碳或/和氯仿尾气的去除，也使用于工业副产物四氯化碳或/和氯仿的转化。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1-35

1)负载型催化剂的制备：称取活性成分80g，用290g水溶解，再将453g比表面积为800m²/g的柱状活性碳浸渍于活性成分的水溶液中，定时搅拌，浸渍12小时，待水溶液完全被活性碳吸收后在110℃下烘干备用；

2)将负载型催化剂装入带有保温装置的500mm×Φ50mm的玻璃管式反应器中，升高到反应温度160-240℃保温2小时后，将153.8g四氯化碳与54.0g水(过量50％)经气化器气化后，送入反应器中，混合气体的压力为常压，反应温度控制在160-240℃，混合气体在催化剂表面停留的时间为60秒，反应产物HCl经定量的水吸收，浓度采用酸碱滴定法测定。

步骤1)中的催化剂的活性成分、步骤2)中的水解反应温度和四氯化碳的转化率见表1。

表1四氯化碳的转化率(％)