【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，具体是一种氯化氢制氯气的催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，氟化工行业的发展速度十分迅猛，大部分的产品品级不断增加，构成了氟化工产品体系。通常氯氟化生产工艺过程中，氯资源的原子利用率较低，最高不超过50%，剩余的氯副产成大量的氯化氢，副产hcl气体在精馏过程中可以将多数杂质气体分离出去，但仍会有约10-5000ppm的含氟气体（如氟化氢、氢氟烃、氯氟烃等）存在于hcl气体中。因此，如何处理这类含氟hcl是氟化工中的一个重要问题。
2、副产hcl制氯气有很好的经济价值和环境效益，目前常用电解法、直接氧化法及催化氧化法实现hcl制氯气的转化。其中，催化氧化法具有低能耗、操作简便等优点，成为处理副产hcl实现氯资源化利用最经济的方法。目前工业上常用的钌基催化剂如ruo2-sio2或ruo2-al2o3，虽然反应活性高，但在含微量hf（>10 ppm）存在的环境下会生成sif4、alf3而致使催化剂失活。因此，针对副产hcl中含多种气态氟化物这一工业现状，考虑到含氟气体对催化剂活性的影响，研制耐含氟气体腐蚀的hcl氧化催化剂具有重要的意义。
3、除了传统的铜基催化剂，近年来高活性的铬基（cn114558581a）、钌基（cn116078379a）以及合金基催化剂（cn115814815a）发展迅速。尽管这些催化剂在hcl催化氧化制cl2方面的展现出较高的活性和一定的应用效果，但在含氟气氛中hcl催化氧化制备cl2的应用上鲜有报道。专利文献cn109607478a公开了一种
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种氯化氢制氯气的催化剂及其制备方法和应用，催化剂不仅能在氟化物气氛中实现对氯化氢的高效催化，同时还具有良好的稳定性，使用寿命长。
2、为实现上述技术效果，本专利技术采用下述技术方案：
3、一种氯化氢制氯气的催化剂，包括载体和负载在载体上的活性组分，
4、载体为活性氧化铝，活性组分包括铜盐、碱金属盐、稀土金属盐和聚磷酸盐，聚磷酸盐中的聚磷酸根与铜盐中的铜离子形成配位键；
5、铜盐选用氯化铜、硝酸铜或乙酸铜；
6、碱金属盐选用锂的氯化盐或硝酸盐、钠的氯化盐或硝酸盐或钾的氯化盐或硝酸盐；
7、稀土金属盐选自镧的硝酸盐或氯化盐、铈的硝酸盐或氯化盐或钐的硝酸盐或氯化盐中的至少一种；
8、聚磷酸盐选用三聚磷酸钠；
9、活性组分和载体的质量百分比如下：
10、8-20wt%的铜盐、0.05-5wt%的碱金属盐、4-20wt%的稀土金属盐、0.05-2wt%的聚磷酸盐和55-80wt%的活性氧化铝。
11、优选的，铜盐选用氯化铜或硝酸铜；碱金属选用氯化钠或氯化钾。
12、优选的，活性组分和载体的质量百分比如下：
13、8-17wt%的铜盐、1-4wt%的碱金属盐、7-18wt%的稀土金属盐、0.2-1.5wt%的三聚磷酸钠、65-80wt%的载体。
14、本专利技术还提供了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
15、s1.将铜盐、碱金属盐、稀土金属盐和三聚磷酸钠溶于溶剂中得混合溶液；
16、s2.将载体投入步骤s1制得的混合溶液中，静置后过滤收集固态中间产物；
17、s3.将步骤s2收集的固态中间产物干燥，250℃保温后焙烧，降温即得催化剂。
18、优选的，步骤s1中，溶剂用量与铜盐的质量比为(4-9):1。进一步优选的，溶剂用量与铜盐的质量比为(4-7):1。
19、优选的，步骤s1中，溶于溶剂的过程具体操作如下，将铜盐、碱金属盐、稀土金属盐和聚磷酸盐投入溶剂后，在40℃-60℃恒温水浴下搅拌0.5h-2h直至溶质完全溶解。
20、优选的，步骤s1中，溶剂选用水或乙酸溶液；进一步优选的，乙酸溶液的使用浓度为5%-25%；更优选的，乙酸溶液的使用浓度为20%。
21、优选的，步骤s2中，载体和混合溶液的质量为1:(1-3)；进一步优选的，载体和混合溶液的质量比为1:1.5。
22、优选的，步骤s2中，静置时长为4h-8h；进一步优选的，静置时长为6h。
23、优选的，步骤s3中，干燥方式为在90℃-130℃下烘干3h-10h；进一步优选的，干燥方式为在100℃-120℃下烘干6h-10h。
24、优选的，步骤s3中，焙烧方式为在550℃-650℃下焙烧4h-10h；进一步优选的，焙烧方式为在580℃-650℃下焙烧5h-8h。
25、本专利技术还提供了上述催化剂或上述制备方法制得的催化剂在氟化物气氛中催化氯化氢制氯气的应用。
26、优选的，应用方式如下：
27、将催化剂装入固定床反应器的恒温区，待固定床温度稳定后，通入o2和含氟化物的hcl，经预热至反应温度后在催化剂床层发生反应制得cl2。
28、优选的，氟化物包括hf、氢氟烃和氢氯氟烃中的至少一种；进一步优选的，hf的浓度为100-1000ppm；氢氟烃的浓度为100-300ppm；氢氯氟烃的浓度为50-200ppm。
29、优选的，hcl和o2的摩尔比为2:1；反应温度为360℃-410℃，反应压力为常压；进一步优选的，反应温度为360℃-390℃。
30、优选的，hcl的体积空速为240h-1-1600h-1。进一步优选的，hcl的体积空速为320h-1-960h-1。
31、本专利技术的有益效果如下：
32、1.本专利技术制备的催化剂，将应用于含多种气态氟化物的hcl气体中，催化剂与o2和副产hcl气体接触，无需分离提纯工业中的hcl气体，节约了工艺成本；与现有铜基催化剂相比，在含1200ppm氟化物的hcl气氛中，反应温度为365℃、反应720h后的hcl的转化率保持为反应8h时转化率的99.4%，实现了催化剂在较低反应温度且含氟气氛下的高催化活性；同时在应用过程中，催化剂不会因为氟化物的存在而快速失活，使得催化剂在氟化物存在下仍能具有较高的活性、稳定性和一定的耐蚀性。
33、2.本专利技术添加稀土金属盐和三聚磷酸钠，可以提高催化剂的催化活性。同时，由于聚磷酸根中每个p原子与4个o原子通过共价键相连，形成稳定的四面体结构，同时聚磷酸根离子与铜离子之间形成配位键，因此三聚磷酸钠的加入，能提高铜基催化剂的热稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氯化氢制氯气的催化剂，其特征在于，包括载体和负载在载体上的活性组分，
2.如权利要求1所述的氯化氢制氯气的催化剂，其特征在于，铜盐选用氯化铜或硝酸铜；碱金属选用氯化钠或氯化钾；
3.如权利要求1或2任一项所述的氯化氢制氯气的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，溶剂用量与铜盐的质量比为(4-9):1；
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，载体和混合溶液的质量为1:(1-3)；
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，干燥方式为在90℃-130℃下烘干3h-10h；
7.如权利要求1-2任一项所述的氯化氢制氯气的催化剂或如权利要求3-6任一项所述的制备方法制得的氯化氢制氯气的催化剂在氟化物气氛中催化氯化氢制氯气的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，应用方式如下：
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，氟化物包括HF、氢氟烃和氢氯氟烃中的至少一种； HF的浓度为100-
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，HCl和O2的摩尔比为2:1；反应温度为360℃-410℃，反应压力为常压；
...【技术特征摘要】
1.一种氯化氢制氯气的催化剂，其特征在于，包括载体和负载在载体上的活性组分，
2.如权利要求1所述的氯化氢制氯气的催化剂，其特征在于，铜盐选用氯化铜或硝酸铜；碱金属选用氯化钠或氯化钾；
3.如权利要求1或2任一项所述的氯化氢制氯气的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，溶剂用量与铜盐的质量比为(4-9):1；
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，载体和混合溶液的质量为1:(1-3)；
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，干燥方式为在90℃-...
【专利技术属性】
技术研发人员：李育桥，于蒙，路国伟，朱延松，郑佳，王昊，徐钰盛，
申请(专利权)人：山东东岳氟硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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