用于烃的氧氯化工艺的催化剂、其制备方法和使用该催化剂制备烃的氧氯化化合物的方法技术

本说明书提供一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂、该催化剂的制备方法和使用所述催化剂制备烃的氧氯化化合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于烃的氧氯化工艺的催化剂、其制备方法和使用该催化剂制备烃的氧氯化化合物的方法
本申请要求于2018年2月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0022207的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。本说明书涉及一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂、其制备方法和使用所述催化剂制备烃的氧氯化化合物的方法。
技术介绍
由于油价持续上涨，对利用廉价且储量丰富的天然气的方法的研究的重要性进一步增加，并且已经主要报道了关于天然气中甲烷使用氧气的热解反应和天然气中甲烷使用催化剂的偶联反应的现有技术。此外，作为相关技术中可以使用氯化合物用于甲烷的活化的方法，美国专利No.4199533、No.4804797、No.4714796和No.4983783等中公开了在高温下使甲烷和氯热解的方法。然而，在选择性的控制中，由于使用氯的甲烷的高温热解取决于简单提供的热量和反应时间，因此，另外生成许多副产物如二氯甲烷或焦炭。[现有技术文献][专利文献](专利文献1)韩国专利申请特许公开No.10-2010-0074017
技术实现思路
技术问题本说明书提供一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂、其制备方法和使用所述催化剂制备烃的氧氯化化合物的方法。技术方案本说明书的一个示例性实施方案提供一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂，该催化剂包含：包含铁(Fe)的催化剂物质；和包含二氧化铈(CeO2)的载体，其中，基于所述催化剂的总重量，所述催化剂物质的含量为0.1重量％至9重量％。另外，本说明书的一个示例性实施方案提供一种所述用于烃的氧氯化工艺的催化剂的制备方法，该方法包括：制备包含二氧化铈(CeO2)的载体；和在所述载体上负载包含铁(Fe)的催化剂物质。另外，本说明书的一个示例性实施方案提供一种烃的氧氯化化合物的制备方法，该制备方法在所述用于烃的氧氯化工艺的催化剂的存在下进行，并且包括烃的氧氯化反应。有益效果根据本说明书的一个示例性实施方案的用于烃的氧氯化工艺的催化剂具有当用于氧氯化工艺时，可以提高目标产物的选择性的效果。另外，根据本说明书的一个示例性实施方案的用于烃的氧氯化工艺的催化剂具有当用于氧氯化工艺时，可以抑制诸如一氧化碳或二氧化碳的副产物产生的效果。另外，根据本说明书的一个示例性实施方案的用于烃的氧氯化工艺的催化剂具有当用于氧氯化工艺时，即使在低温下也可以提高目标产物的选择性的效果。附图说明图1示出了根据实施例1至实施例4和比较例1的催化剂的XRD图案；图2示出了根据实验例1的实验结果；图3和图4示出了根据实验例3的实验结果；图5示出了根据实验例2的H2-TPR实验结果；图6示出了在实验例1至实验例3中使用的反应器。具体实施方式下文中，将描述本说明书。在本说明书中，当一个元件设置在另一元件之“上”时，这不仅包括一个元件与另一元件接触的情况，还包括在两个元件之间还存在另一元件的情况。在本说明书中，当一个部件“包含”一个构成要素时，除非另外具体说明，否则这不表示排除另外的构成要素，而是表示还可以包含另外的构成要素。在本说明书中，“催化剂物质”可以是具有催化活性的“活性物质”。在本说明书中，除非另外说明，否则“催化剂”可以是用于烃的氧氯化工艺的催化剂。在本说明书中，“烃的氧氯化工艺”可以指用氯取代烃的氢的工艺，并且也可以称为烃的氧化氯化工艺。例如，烃的氧氯化工艺可以是通过用氯取代甲烷气体(CH4)的氢来产生氯甲烷(CH3Cl、CH2Cl2或CHCl3)的工艺，并且可以由下面式(I)表示。通过下面通式(I)制备的氯甲烷可以通过下面通式(II)转化为有用的化学产物。在下面通式(I)中，不仅可以产生氯甲烷，而且可以产生诸如一氧化碳或二氧化碳的副产物。CH4+HCl+O2→氯甲烷+H2O(I)氯甲烷→化学产物+HCl(II)做出本说明书旨在提供一种用于通式(I)的工艺的催化剂，该催化剂可以在提高产物中的氯甲烷的选择性的同时，使诸如一氧化碳或二氧化碳的副产物的选择性最小化。本说明书的一个示例性实施方案提供一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂，该催化剂包含：包含铁(Fe)的催化剂物质；和包含二氧化铈(CeO2)的载体，其中，基于所述催化剂的总重量，所述催化剂物质的含量为0.1重量％至9重量％。在所述用于烃的氧氯化工艺的催化剂中，所述催化剂物质包含铁，催化剂物质的含量被调节至特定含量，并且所述载体包含二氧化铈，从而改善催化剂的性能。在本说明书的一个示例性实施方案中，铁(Fe)包含在催化剂物质中，从而改善催化剂的性能。具体地，为了提高催化剂的氧化还原能力，需要充分确保催化剂中的氧空位。当铁负载在CeO2载体上时，铁离子(Fe3+)通过电荷补偿机理富集氧空位，因此，催化剂的氧化还原能力提高。此外，铁包含在催化剂物质中，使得具有可以降低在烃的氧氯化工艺中可能产生的副产物如一氧化碳或二氧化碳的选择性的效果。本说明书通过在利用烃的氧氯化反应制备氯化合物时包含二氧化铈作为载体并且在催化剂物质中包含铁，可以用于填充床、流化床或循环流化床反应器。另外，做出本说明书旨在通过使用根据本说明书的一个示例性实施方案的催化剂，来最大程度地抑制在烃的氧氯化工艺中生成的副产物的产生，并且使目标产物的产生最大化。例如，当反应物是甲烷(CH4)并且目标产物是作为甲烷的氯化化合物的CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3时，生成作为副产物的CO2和CO，在这种情况下，做出本说明书旨在使氯化甲烷CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3的产生量最大化并且使作为副产物的CO2和CO的产生最小化。在这种情况下，做出本说明书旨在通过增加目标产物的产量来降低工艺成本，同时通过使有害物质二氧化碳和一氧化碳的产生量最小化来抑制由于工艺而可能发生的风险。在本说明书的一个示例性实施方案中，在所述用于烃的氧氯化工艺的催化剂中，包含铁的催化剂物质可以负载在包含二氧化铈(CeO2)的载体上。对负载方法没有特别地限制，只要该方法在本技术所属领域中通常使用即可，下面将描述其具体方法。在本说明书的一个示例性实施方案中，包含在催化剂物质中的铁可以用作活性物质。具体地，铁包含在催化剂物质中，使得具有可以降低在烃的氧氯化工艺中会产生的诸如一氧化碳或二氧化碳的副产物的选择性的效果。在本说明书的一个示例性实施方案中，基于催化剂的总重量，催化剂物质的含量可以为0.1重量％至9重量％。当催化剂物质的含量满足所述数值范围时，通过催化剂物质体现的催化剂的功能可以有效地进行，并且具有可以抑制催化剂的非活化现象的效果。在本说明书的一个示例性实施方案中，基于催化剂的总重量，催化剂物质的含量可以为1重量％至7重量％。当催化剂物质的含量满足所述数值范围时，由于催化剂的氧化还原能力增强，因此，可以保持催化剂的优异性能。催化剂物质的含量指催化剂物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂，该催化剂包含：/n包含铁(Fe)的催化剂物质；和/n包含二氧化铈(CeO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 KR 10-2018-00222071.一种用于烃的氧氯化工艺的催化剂，该催化剂包含：
包含铁(Fe)的催化剂物质；和
包含二氧化铈(CeO2)的载体，
其中，基于所述催化剂的总重量，所述催化剂物质的含量为0.1重量％至9重量％。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，基于所述催化剂的总重量，所述催化剂物质的含量为1重量％至7重量％。


3.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述催化剂物质还包含选自氧化钇(Y)、碱金属、碱土金属、镧系金属和稀土金属中的一种或多种组分。


4.根据权利要求1所述的催化剂，其中，基于所述催化剂物质的总重量，铁(Fe)的含量为50重量％至100重量％。


5.根据权利要求1所述的催化剂，其中，基于所述催化剂的总重量，铁(Fe)的含量为1重量％至7重量％。


6.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述载体的比表面积为50m2/g至250m2/g。


7.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述载体还包含含有选自Zr、Y、碱金属元素、碱土金属元素、...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晸业，金道喜，黄教贤，郑钟郁，方龙珠，柳永锡，金贞恩，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR