【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于甲基氯硅烷合成尾气催化回收领域，具体涉及转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、有机硅是指含有si-c键且可通过硅原子与其他各种有机基团相连的化合物。有机硅产品的结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身，赋予其系列特殊性能。有机硅材料产品90%以上由甲基氯硅烷单体衍生出来。
2、工业生产中甲基氯硅烷主要采用e.g.rochow专利技术的直接法合成，该生产工艺复杂，副产物多，粉体推料回床、置换保护都要用到氮气；流化床内反应过程也会生成氢气、甲烷、等不凝性气体，导致合成过程中会产生大量尾气。合成尾气的治理在有机硅行业是一个难题。根据统计，截至2022年底国内有机硅单体产能达到554万吨，占全球产能的72.8%，是名副其实的有机硅大国，而一套20万吨单体装置合成尾气量约500nm3/h，初步统计每年全国将有11080万标方的尾气排放，而此部分尾气中含有约30~40%的甲烷、40~50%氮气、5%氢气、5~10%氯甲烷、5~10%其它烷烃及含硅组分。
3、国内外对于甲基氯硅烷合成过程尾气处理报道较少，主要集中在尾气中氯甲烷回收、尾气焚烧等方面。专利cn114288823a公开了一种甲基氯硅烷合成产生的尾气中氯甲烷的处理方法和装置，使用甲基氯硅烷高沸物吸收尾气中的氯甲烷，再通过解析将氯甲烷解析出来回收利用；专利cn210832060u公开了一种有机硅生产废气废液焚烧处理后尾气超低排放装置，包含余热锅炉、旋风除
4、从上面可以看出，现有的研究、报道主要集中在尾气中氯甲烷和氯硅烷回收、尾气吸收处理、焚烧等处理方法，对于尾气中占多数甲烷组分的回收未见相关报道。由于甲烷组分的放空或焚烧处理，造成了甲烷的浪费。甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体，其排放量占全球温室气体排放总量的16%。与二氧化碳相比，甲烷在大气中存在的时间更短，但吸附热量能力更强，产生的温室效应更强。因此对甲基氯硅烷合成尾气中甲烷转化回收不仅有好的经济收益而且环保意义重大。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，转化率高。
2、本专利技术还提供其制备方法，简单易行，适合大规模生产。
3、本专利技术还提供其应用，配合装置及工艺，使得催化剂的作用可以充分发挥，将尾气中的甲烷催化转化生成一氯甲烷，并返回系统作为甲基氯硅烷合成的原料，从而实现碳氢元素的循环。
4、本专利技术所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，由金属载体、活性组分和助剂组成，
5、其中：
6、所述金属载体为γ-活性氧化铝和二氧化硅；
7、所述活性组分为镍、锡、钯的氯化物；
8、所述助剂为酸性白土。
9、所述γ-活性氧化铝和二氧化硅的质量比为1:（10~45）。γ-活性氧化铝可以提供l酸位，同时保证催化剂的强度，二氧化硅载体上的硅羟基可以与活性组分发生相互作用，提高催化剂的性能。
10、所述活性组分中，镍元素质量含量为10~15%，锡元素质量含量为0.1~1%，钯元素质量含量0.05~0.1%。
11、所述酸性白土的用量为镍元素质量的1.1~1.5倍。酸性白土在反应中起到吸附甲烷增加催化剂表面甲烷浓度作用，同时酸性白土中的离子交换性能可以使得金属离子在反应过程中更容易获得电子，从而促进反应的进行，比例过高则影响主催化剂金属浓度，用量过少则催化效果较弱。
12、本专利技术所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将γ-活性氧化铝、二氧化硅混合，然后加入氯化镍、氯化锡、氯化钯和酸性白土，混合均匀后通过浸渍法负载到载体上，然后经过造粒后干燥定型，经焙烧炉煅烧烧到700℃，煅烧时间为3~6h。
13、本专利技术所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，应用于甲基氯硅烷合成尾气回收装置，所述甲基氯硅烷合成尾气回收装置包括气体混合器，气体混合器通过气体预热器连接气体过热器，气体过热器连接固定床反应器物料进口，固定床反应器物料出口通过气体预热器连接气体出料冷却器，气体出料冷却器连接收集罐；
14、所述催化剂在甲基氯硅烷合成尾气回收装置中的应用工艺如下：
15、甲基氯硅烷合成尾气和氯化氢气体进入气体混合器中充分混合后，混合气进入气体预热器，与固定床反应器出口物料换热升温后，进入气体过热器加热，所述固定床反应器内部填充催化剂和惰性氧化铝瓷球，混合气进入固定床反应器将尾气中的甲烷与氯化氢反应转化为一氯甲烷，反应后的气体经气体预热器初步换热降温后，转化后的一氯甲烷进入气体出料冷却器中被冷凝并由收集罐收集；
16、所述氯化氢气体的进料量为甲基氯硅烷合成尾气中甲烷摩尔含量的1.02~1.1倍；氯化氢量过少影响甲烷转化率，过多则造成氯化氢放空；
17、所述固定床反应器设置热媒进口、热媒出口、内部盘管；控制反应温度为155~165℃，反应压力为0.5~1.0mpa；温度过低则反应活性降低，温度过高则导致反应失控、催化剂失活；
18、所述混合气在固定床反应器内的气速为0.05~2m/s，反应时间为10~30min，气速大停留时间过短，气速小，停留时间过长，都不利于反应的进行。
19、所述甲基氯硅烷合成尾气中甲烷摩尔含量为30~50%，氮气摩尔含量35~55%。反应为强放热反应，一定的氮气含量可保证反应温度的可控，同时减少催化剂的表面结碳。
20、所述气体过热器出口温度控制在150~170℃，确保进入反应器温度稳定。
21、所述固定床反应器内部催化剂与惰性氧化铝瓷球的质量比为（5~8）:1，惰性氧化铝瓷球粒径3~6mm。
22、所述气体出料冷却器的温度控制在-20~-30℃。
23、与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
24、1）本专利技术将甲基氯硅烷合成尾气与氯化氢气体在气体混合器中混合后经气体预热器、气体过热器加热后，在固定床反应器经催化剂催化发生反应，将甲基氯硅烷合成尾气中的甲烷转化为一氯甲烷，将收集的一氯甲烷返回系统作为甲基氯硅烷合成的原料，提高了系统碳氢元素的利用率，经济、环保效益显著，提升了整个有机硅单体装置的运营能力和水平。
25、2）本专利技术所述催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，其特征在于，由金属载体、活性组分和助剂组成，
2.根据权利要求1所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，其特征在于，所述γ-活性氧化铝和二氧化硅的质量比为1:（10~45）。
3.一种权利要求1~2任一所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将γ-活性氧化铝、二氧化硅混合，然后加入氯化镍、氯化锡、氯化钯和酸性白土，混合均匀后通过浸渍法负载到载体上，然后经过造粒后干燥定型，经焙烧炉煅烧后即得。
4.一种权利要求1~2任一所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，应用于甲基氯硅烷合成尾气回收装置，所述甲基氯硅烷合成尾气回收装置包括气体混合器（1），气体混合器（1）通过气体预热器（2）连接气体过热器（3），气体过热器（3）连接固定床反应器（4）物料进口，固定床反应器（4）物料出口通过气体预热器（2）连接气体出料冷却器（5），气体出料冷却器（5）连接收集罐（6）；
5.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于
6.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述固定床反应器（4）设置热媒进口（4-1）、热媒出口（4-2）、内部盘管（4-3）；控制反应温度为155~165℃，反应压力为0.5~1.0MPa；所述混合气在固定床反应器（4）内的气速为0.05~2m/s，反应时间为10~30min。
7.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述甲基氯硅烷合成尾气中甲烷摩尔含量为30~50%，氮气摩尔含量35~55%。
8.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述气体过热器（3）出口温度控制在150~170℃。
9.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述固定床反应器（4）内部催化剂与惰性氧化铝瓷球的质量比为（5~8）:1，惰性氧化铝瓷球粒径3~6mm。
10.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述气体出料冷却器（5）的温度控制在-20~-30℃。
...【技术特征摘要】
1.一种转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，其特征在于，由金属载体、活性组分和助剂组成，
2.根据权利要求1所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂，其特征在于，所述γ-活性氧化铝和二氧化硅的质量比为1:（10~45）。
3.一种权利要求1~2任一所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将γ-活性氧化铝、二氧化硅混合，然后加入氯化镍、氯化锡、氯化钯和酸性白土，混合均匀后通过浸渍法负载到载体上，然后经过造粒后干燥定型，经焙烧炉煅烧后即得。
4.一种权利要求1~2任一所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，应用于甲基氯硅烷合成尾气回收装置，所述甲基氯硅烷合成尾气回收装置包括气体混合器（1），气体混合器（1）通过气体预热器（2）连接气体过热器（3），气体过热器（3）连接固定床反应器（4）物料进口，固定床反应器（4）物料出口通过气体预热器（2）连接气体出料冷却器（5），气体出料冷却器（5）连接收集罐（6）；
5.根据权利要求4所述的转化回收甲基氯硅烷合成尾气的催化剂的应用，其特征在于，所述氯化氢气体的进料量为甲基氯硅烷合...
【专利技术属性】
技术研发人员：周磊，马光友，王英明，张月虹，徐东，伊港，张明，杨岭，南晓琮，徐强，郭哲，
申请(专利权)人：山东东岳有机硅材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。