【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氯行业中副产氯化氢的处理利用，尤其涉及一种铜系催化剂及其应用于氯化氢和氧气催化制备氯气。
技术介绍
1、氯气是重要的化工原料，我国每年的氯气消费量都超过2000万吨，占世界氯气消费量的1/3以上，而这些氯气几乎全部由氯碱装置供应。然而，氯碱制氯每吨氯消耗的电力高达2760kwh，整个氯碱产业的电力消费构成我国电力消费的5%左右。另外当市场对氯和碱需求波动时，就会导致氯碱工业发展不平衡的问题。
2、另一方面，涉氯的产品，如：mdi、tdi、甲烷氯化物等生产中，普遍存在着氯原子利用率低的问题。每消耗一摩尔的氯气，就产生一摩尔的副产物氯化氢。目前，副产的氯化氢大多被水吸收，制成盐酸。据不完全统计，我国工业副产氯化氢总量已接近400万吨/年，随着mdi、tdi、甲烷氯化物等涉氯产品的大规模扩产和氯碱行业的发展，预计未来5年内副产氯化氢总量将达到500万吨/年，盐酸附加值低，运输和储存成本高，销售困难，盐酸的排放去向已成为限制耗氯产业进一步发展的瓶颈。
3、如果能将工业上大量副产而又难以处理的氯化氢直接转化成氯气加以利用，实现氯元素的闭路循环和反应过程的零排放，不仅能解决耗氯产业中氯化氢过剩的问题，同时还可以在一定程度上满足工业上对氯气不断增长的需求，促进新兴产业的健康发展和氯碱行业的优化升级，符合行业可持续发展的总体要求。目前，氯化氢制备氯气的方法主要可分为三类：电解法、直接氧化法和催化氧化法。
4、电解法是通过电解的方式将氯化氢转化为氯气，可分为干法和湿法。但电解法存在运行成本高、投资
5、直接氧化法是利用 mno2、h2o2、no2等无机氧化剂直接氧化氯化氢制备氯气的一种方法，典型的有weldson法、kel-chlor过程和degussa法等。由于直接氧化法存在反应设备复杂、产物分离困难、能耗较大、废液处理难等问题，难以实现工业化应用。
6、催化氧化法是在催化剂条件下，用氧气将氯化氢氧化为氯气和h2o的方法，具有代表性的有deacon过程、shell法和日本住友的技术。日本住友化学株式会社开发了以金红石型 tio2 负载氧化钌催化剂，在催化剂方面申请了大量专利，形成了技术封锁 ；该公司也开发了利用此催化剂的成套装置，但该成套装置流程繁琐复杂、催化剂价格昂贵，成本高。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提出一种铜系催化剂及其应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，以解决现有氯化氢制备氯气的产业存在的设备复杂、产物分离困难、能耗较大、催化剂价格昂贵、成套装置流程繁琐复杂的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
3、本专利技术涉及一种铜系催化剂，其负载在催化剂载体上，催化剂载体为α-al2o3微晶体，其制备过程包括：将含铜化合物、含镍化合物、含钼化合物、含镧化合物、含铋化合物和含钒化合物的溶液负载在催化剂载体上，加热分解得到铜原子、镍原子、钼原子、镧原子、铋原子和钒原子并负载在催化剂载体上，得到cu10ni4mo1la3bi3v1。
4、优选地，所述的铜化合物采用氯化铜或硝酸铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍或硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用硝酸镧或氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋或钒酸铋，所述的含钒化合物采用钒酸铋、钒酸铟、钒酸银、钒酸铁、二氯化钒中的一种。
5、优选地，所述的铜化合物采用氯化铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋，所述的含钒化合物采用二氯化钒；所述的铜系催化剂的制备过程包括：
6、（1）将氯化铜、六水硝酸镍、钼酸铵、氯化镧、硝酸铋、二氯化钒按摩尔比10：4：1：3：3：1加入纯水搅拌，使其充分溶解后浸渍α-al2o3微晶体12-24小时；
7、（2）将浸渍好的α-al2o3微晶体过滤，在80-100℃的温度下干燥 12-24小时；
8、（3）在480-600℃的环境下对α-al2o3微晶体进行焙烧，焙烧时长为6-8h，得到铜系催化剂，挤出成型颗粒，成型颗粒的平均直径为0.1-0.5mm。
9、本专利技术还涉及铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气。
10、优选地，其包括以下步骤：
11、步骤1.氯化氢气体和氧气混合后，输入至装有铜系催化剂的反应器中，反应器温度在260-400℃、压力在0-1.0mpag，对氯化氢气体进行催化氧化形成氯气和水蒸气；
12、步骤2.分离水蒸气、未完全反应的氯化氢气体和氧气，并精馏得到液氯。
13、优选地，所述步骤2具体包括：
14、步骤2.1.将催化氧化后形成高温混合气体通入急冷塔，急冷塔对高温混合气体迅速降温并吸收未反应的氯化氢气体；
15、步骤2.2.去除氯化氢气体后的混合气体进入干燥塔干燥，干燥塔通过与去除氯化氢气体后的混合气体逆流接触的浓硫酸吸收水蒸气；
16、步骤2.3.将干燥后的混合气体依次通入压缩机和冷凝器，进行压缩和冷凝；
17、步骤2.4.将压缩冷凝后的混合气体通入氯气精馏塔，分离氧气并精馏得到液氯。
18、优选地，所述步骤2.1中，急冷塔通过循环冷却器控制塔釜温度，温度控制在20-60℃，急冷塔的顶部通入蒸馏水，蒸馏水吸收未反应的氯化氢气体后形成盐酸从急冷塔塔釜底部回收。
19、优选地，所述步骤1氯化氢气体和氧气的摩尔比为1:0.25-1：1，氯化氢气体和氧气通入预热器混合并预热，预热后再输入至装有铜系催化剂的反应器中，混合气体预热后的温度为200-350℃；所述氯化氢气体在反应器中进行催化氧化时释放热量，热量通过热循环装置中的介质移出反应器进入余热锅炉，向余热锅炉中通入蒸馏水，蒸馏水受热后形成蒸汽返回预热器用于对氯化氢气体和氧气预热，介质返回反应器重新吸收热量；所述的热循环装置为熔盐循环装置或带压导热油循环装置；
20、所述步骤1反应器内温度为335-350℃、压力为0.2-0.6mpag。
21、优选地，所述步骤2.3中，压缩机将干燥后的混合气体压缩至1-1.5mpag，冷凝器将其降温至-20--60℃；所述步骤2.4中氯气精馏塔的塔釜温度控制在60-90℃，塔顶温度控制在-20- -60℃。
22、优选地，所述步骤2.4中分离出来的氧气循环至反应器中。
23、采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
24、1.本专利技术涉及的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气时，铜系催化剂对氯化氢进行催化氧化形成混合气体，再对混合气体中除氯气以外的气体进行分离，精馏得到液氯，该铜系催化剂比起市场上其它已有的催化剂，反应空速高、时空本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜系催化剂，其负载在催化剂载体上，催化剂载体为α-Al2O3微晶体，其制备过程包括：将含铜化合物、含镍化合物、含钼化合物、含镧化合物、含铋化合物和含钒化合物的溶液负载在催化剂载体上，加热分解得到铜原子、镍原子、钼原子、镧原子、铋原子和钒原子并负载在催化剂载体上，得到Cu10Ni4Mo1La3Bi3V1。
2.根据权利要求1所述的铜系催化剂，其特征在于：所述的铜化合物采用氯化铜或硝酸铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍或硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用硝酸镧或氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋或钒酸铋，所述的含钒化合物采用钒酸铋、钒酸铟、钒酸银、钒酸铁、二氯化钒中的一种。
3.根据权利要求2所述的铜系催化剂，其特征在于：所述的铜化合物采用氯化铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋，所述的含钒化合物采用二氯化钒；所述的铜系催化剂的制备过程包括：
4.权利要求1所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气。
5.根据权利要求4所
6.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤2具体包括：
7.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤2.1中，急冷塔通过循环冷却器控制塔釜温度，温度控制在20-60℃，急冷塔的顶部通入蒸馏水，蒸馏水吸收未反应的氯化氢气体后形成盐酸从急冷塔塔釜底部回收。
8.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤1氯化氢气体和氧气的摩尔比为1:0.25-1：1，氯化氢气体和氧气通入预热器混合并预热，预热后再输入至装有铜系催化剂的反应器中，混合气体预热后的温度为200-350℃；所述氯化氢气体在反应器中进行催化氧化时释放热量，热量通过热循环装置中的介质移出反应器进入余热锅炉，向余热锅炉中通入蒸馏水，蒸馏水受热后形成蒸汽返回预热器用于对氯化氢气体和氧气预热，介质返回反应器重新吸收热量；所述的热循环装置为熔盐循环装置或带压导热油循环装置；
9.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤2.3中，压缩机将干燥后的混合气体压缩至1-1.5MPaG，冷凝器将其降温至-20--60℃；所述步骤2.4中氯气精馏塔的塔釜温度控制在60-90℃，塔顶温度控制在-20- -60℃。
10.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤2.4中分离出来的氧气循环至反应器中。
...【技术特征摘要】
1.一种铜系催化剂，其负载在催化剂载体上，催化剂载体为α-al2o3微晶体，其制备过程包括：将含铜化合物、含镍化合物、含钼化合物、含镧化合物、含铋化合物和含钒化合物的溶液负载在催化剂载体上，加热分解得到铜原子、镍原子、钼原子、镧原子、铋原子和钒原子并负载在催化剂载体上，得到cu10ni4mo1la3bi3v1。
2.根据权利要求1所述的铜系催化剂，其特征在于：所述的铜化合物采用氯化铜或硝酸铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍或硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用硝酸镧或氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋或钒酸铋，所述的含钒化合物采用钒酸铋、钒酸铟、钒酸银、钒酸铁、二氯化钒中的一种。
3.根据权利要求2所述的铜系催化剂，其特征在于：所述的铜化合物采用氯化铜，所述的含镍化合物采用六水硝酸镍，所述的含钼化合物采用钼酸铵，所述的含镧化合物采用氯化镧，所述的含铋化合物采用硝酸铋，所述的含钒化合物采用二氯化钒；所述的铜系催化剂的制备过程包括：
4.权利要求1所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气。
5.根据权利要求4所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：其包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的铜系催化剂应用于氯化氢和氧气催化制备氯气，其特征在于：所述步骤2具体包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：苟珍，姜思炜，童新洋，徐林波，李宗谕，
申请(专利权)人：杭州东日节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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