一种氯化氢氧化催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氯化氢氧化催化剂的制备方法。所公开的方法包括将TiO2浆液均匀喷洒在颗粒状基底上得初始载体，将初始载体在60～120℃下干燥得复合载体，其中，TiO2浆液中TiO2粉末与水的质量比为1:0.7～1.8，TiO2粉末与基底的质量比为1:50～500；所述基底材质的导热系数在327℃时大于等于10W

【技术实现步骤摘要】
一种氯化氢氧化催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂制备领域，具体涉及一种高效移热氯化氢氧化催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]在化学工业领域，氯气和氯化氢是重要的工业产品和原料，超过50％的化工过程涉及到氯，涵盖聚氨酯、氟化工、氯碱、农药、纺织、化妆品等多种行业。其中，大量工业生产以氯气作为重要原料，却在工艺末端以氯化氢作为一大副产物。副产氯化氢存在储存难、处理难、消化难的“三难”问题。如今，氯化氢的资源化高效利用已成为涉氯行业亟需解决的共性难题。将氯化氢重新转化为氯气，一方面不仅能够解决大量氯化氢副产物带来的处理排放问题，同时又符合绿色化学和循环经济的基本要求，有利于实现氯资源的闭路循环，促进涉氯产业的可持续发展。催化氧化法为循环氯化氢制氯气提供了一个低能耗、可持续发展的有效途径。
[0003]催化氧化法发展至今已有超过150年的历程，钌基催化剂因其氯化氢催化氧化活性高而备受关注，尤其是以二氧化钛为载体时，钌活性相与其产生的有益相互作用，大大提升了钌基催化剂的氯化氢催化氧化活性。然而，当前钌基催化剂仍然存在一些有待优化的问题。由于氯化氢氧化反应总体上是一个放热过程，每摩尔氯化氢分子的转化产生28.5kJ的热量，其热效应在实际工业生产中不容忽略。氯化氢氧化过程中产生的热量，往往对包括钌基催化剂在内的各类氯化氢氧化催化剂都产生了不利的影响。由于移热不及时，局部热点的形成会导致活性组分的烧结失活甚至挥发流失。在长时间连续反应的过程中，反应热效应引起的不利效果将会不断放大，导致催化活性的持续降低。
[0004]流化床反应器具有优于固定床反应器的移热效果，能够较为及时地带走热量。然而，流化床工艺中存在返混、催化剂颗粒磨损、设备操作难控制等问题，并且在实际操作中连续运行困难，催化剂易烧结引起堵塞。相对而言，固定床工艺具有更简易的操作控制，同时能够更平稳连续地运行，甚至催化剂寿命也相对较长，但催化剂因移热效果差而导致稳定性降低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术提供了一种氯化氢氧化催化剂的制备方法。
[0006]为此，本专利技术提供的氯化氢氧化催化剂的制备方法包括：
[0007](1)将TiO2浆液均匀喷洒在颗粒状基底上得初始载体，将初始载体在60～120℃下干燥得复合载体，其中，TiO2浆液中TiO2粉末与水的质量比为1:0.7～1.8，TiO2粉末与基底的质量比为1:50～500；所述基底材质的导热系数在327℃时大于等于10W
·
m
‑1·
K
‑1；
[0008](2)将Ru元素以及助剂金属元素负载至该复合载体上，得氯化氢氧化催化剂。
[0009]可选的，所述TiO2粉末的粒径为20～80nm。
[0010]可选的，所述基底为SiC基底、BN基底和α
‑
Al2O3基底中的一种或两种以上的混合。
[0011]可选的，所述基底为球体颗粒、圆柱体颗粒、饼状颗粒、网状颗粒、环状颗粒、十字状颗粒和米字状颗粒中的一种或多种的混合。
[0012]可选的，所述干燥时长为8～24h。
[0013]可选的，所述助剂金属元素为Cr、Si、Ce、Al、Cu、Ni、Co、Re和Ir中的一种或多种。
[0014]可选的，所述负载采用的方法为浸渍法或碱沉淀法。
[0015]本专利技术采用高热导性的复合载体，提升了氯化氢氧化催化剂的移热效率，显著提高催化剂的稳定性和使用寿命；并且本专利技术采用核壳结构的复合载体，兼顾了钌基催化剂与二氧化钛载体的有益相互作用以及高热导性基底提供的优异移热效果。
具体实施方式
[0016]除非有特殊说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。
[0017]本专利技术采用构筑复合式载体的策略，从催化剂本身的传热性质出发，大大提升了氯化氢氧化催化剂的移热效率，从而提高其稳定性。本专利技术的复合式载体为核壳结构，并且选用高导热性颗粒状基底，该高导热性基底一方面具有在氯化氢催化氧化反应条件下较强的耐氯化氢、氯气腐蚀性，即抗酸性、抗氧化性，可承受氯离子的应力腐蚀；另一方面具有较高的导热系数。例如可选用以下材质的基底(其中33.8@327℃表示：碳化硅在327℃时的导热系数为33.8W
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‑1·
K
‑1)：
[0018][0019]采用SiC、BN、α
‑
Al2O3等高导热性材料作为复合载体的组成部分，有效促进催化剂床层移热，进而降低了产生局部热点的可能，增加了催化剂的使用寿命。颗粒状基底的粒径大小可选用但不限于现有化工领域、发酵领域或催化剂领域等相关载体的粒径大小，如1mm
‑
10mm。
[0020]在本专利技术方案基础上，本领域技术人员可对本专利技术方法中涉及的包括但不限于相关物质的配比、基质的导热系数、干燥温度及时长、助剂元素、负载方法等条件进行优化选择以实现本专利技术的效果；所述的负载及焙烧均可采用现有氯化氢氧化催化剂制备方法中的负载及焙烧手段及在现有技术基础上优化后的负载及焙烧手段。以下通过实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术不受下列实施例的限制。
[0021]实施例1：
[0022]将13.23g固体TiO2(40～60nm)缓慢加入15.0ml去离子水中，充分搅拌呈浆状；然后将TiO2浆体均匀喷洒在108.0g的拉西环状SiC(Φ5
×
5mm，环壁厚1mm)上；将上述混合物在80℃下干燥18h；得到载体A；
[0023]将2.46g RuCl3·
3H2O以及2.33g Ce(NO3)3·
6H2O溶入50mL质量分数为45％的乙醇水溶液中；然后加入38.6g载体A，搅拌均匀后静置浸渍16h；再将所得物料在100℃下干燥5h，然后350℃条件下焙烧8h，得到氯化氢氧化催化剂A。
[0024]实施例2：
[0025]将18.58g固体TiO2(50～70nm)缓慢加入24.0ml去离子水中，充分搅拌呈浆状；然后将TiO2浆体均匀喷洒在156.0g的圆柱体BN(Φ3
×
3mm)上；将上述混合物在120℃下干燥8h；得到载体B；
[0026]将3.60g RuCl3·
3H2O以及4.11g正硅酸乙酯溶溶入60mL质量分数为45％的乙醇水溶液中；然后加入75.8g载体B，搅拌均匀后静置浸渍16h；再将所得物料在100℃下干燥5h，然后350℃条件下焙烧8h，得到氯化氢氧化催化剂B。
[0027]对比例1：
[0028]将2.46g RuCl3·
3H2O以及2.33g Ce(NO3)3·
6H2O溶入50mL质量分数为45％的乙醇水溶液中；然后加入38.6g拉西环状载体TiO2(Φ5
×
5mm，环壁厚1mm，以40～60nm的固体TiO2压制而成)，搅拌均匀后静置浸渍16h；再将所得物料在10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化氢氧化催化剂的制备方法，其特征在于，方法包括：(1)将TiO2浆液均匀喷洒在颗粒状基底上得初始载体，将初始载体在60～120℃下干燥得复合载体，其中，TiO2浆液中TiO2粉末与水的质量比为1:0.7～1.8，TiO2粉末与基底的质量比为1:50～500；所述基底材质的导热系数在327℃时大于等于10W
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‑1；(2)将Ru元素以及助剂金属元素负载至该复合载体上后焙烧，得氯化氢氧化催化剂。2.如权利要求1所述的氯化氢氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述TiO2粉末的粒径为20～80nm。3.如权利要求1所述的氯化氢氧化催化剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建明，石坚，吕剑，张前，王为强，马辉，赵锋伟，惠丰，白彦波，王博，李佳霖，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：