[发明专利]氯化氢催化氧化制氯气的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氯化氢催化氧化制氯气的催化剂及其制备方法和应用，所述的催化剂，由载体和负载在所述的载体上的活性组分组成，活性组分为Cu、La、Ce、Pr、Sm和K元素，所述的载体为变孔径氧化铝。本发明催化剂通过变孔径氧化铝载体有效缓解因外表面孔道堵塞造成的活性组分负载量低的问题；使催化剂具有活性组分分布均匀，不易流失，提高了催化剂的催化活性。本发明制备的催化剂在反应条件为体积比HCl:O₂为2:1，氯化氢的空速为450h^‑1，反应温度为380℃，反应压力为0.2Mpa。反应至1000h时，HCl的转化率为82‑86％。

技术领域

本发明涉及一种氯化氢催化氧化制氯气的方法，具体涉及催化剂。

背景技术

催化氧化法氯化氢回收循环利用的催化剂活性组分主要分为铜基、铬基和钌基三种，其中，铜基催化剂是最早应用于氯化氢催化氧化制氯气的催化剂，铜基催化剂的初始活性高，但其活性组分团聚和流失造成催化剂失活，使得催化剂的使用寿命较短。

催化氧化法氯化氢回收循环利用的催化剂载体主要有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等，其中，氧化铝一种比表面积大、孔径分布广的多孔性物质，但易发生孔道堵塞，使得催化剂活性组分团聚。

专利CN111167468A公开了一种在氧化铝载体中添加硅元素的铜系催化剂，虽然提高了载体的机械强度，但其孔径分布较为集中，使得催化剂活性组分的负载量较低，从而影响催化剂的催化效率。

专利CN 101125297A公开了在氧化铝载体上负载氯化铜、氯化钾和氯化铈的催化剂。氯化氢转化率可以达到80.1％，但依然存在活性组分易流失现象，影响催化剂寿命。

本发明的目的是提供一种氯化氢催化氧化制氯气的催化剂及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷。

所述的氯化氢催化氧化制氯气的催化剂，由载体和负载在所述的载体上的活性组分组成，活性组分为Cu、La、Ce、Pr、Sm和K元素，所述的载体为变孔径氧化铝；

所述的变孔径氧化铝，颗粒内孔径沿直径从中心到外表面逐渐增大，其孔道直径，颗粒中心处比50％粒径处的平均孔径小1～8nm，50％粒径处比80％粒径处的平均孔径小约1～5nm，80％粒径处比颗粒外表面的平均孔径小1～5nm；吸水率为65％～75％，比表面积为120～220m²/g，孔容为0.6～0.8mL/g，孔道直径分布在10nm～20nm。

各个组份的重量百分比含量为：

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％。

载体：余量；

所述的催化剂可以采用等体积浸渍法，在载体上负载活性组分，具体的包括如下步骤：

(1)将CuCl₂·2H₂O、LaCl₃·6H₂O、CeCl₃·6H₂O、PrCl₃·6H₂O、SmCl₃·6H₂O和KCl依次加入到去离子水中搅拌溶解，获得浸渍溶液；