处理气体物流的催化剂和方法技术

一种处理含有卤化的有机化合物、非卤化的有机化合物、一氧化碳或其混合物的气体物流的催化剂和方法，特别是处理含有机溴化物的气体物流的催化剂和方法。催化剂含有至少一种铂族金属、氧化锆和至少一种锰、铈或钴的氧化物。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利技术范围本专利技术涉及一种新型催化剂和含碳的气体排放物催化氧化的方法，特别是含有含卤素的化合物更具体为有机溴化物的含碳气体排放物的催化氧化方法。相关技术的说明近年来，含有挥发性有机化合物和一氧化碳的气体排放物的处理受到越来越多的关注。热焚烧、催化氧化和吸附普遍用于除去这些污染物。热焚烧需要高的操作温度和高投资的设备。如果气体物流还含有卤化的化合物，那么在某些操作条件下热焚烧可能产生有毒的卤化的化合物。在某些情况下，使用吸附剂如碳的吸附是一种替代方法。但是，这种方法不破坏污染物，而只是使它们浓缩。此外，吸附效率可能受到气体组分浓度波动的不良影响。催化氧化是一种破坏气体有机排放物的低能耗的经济的方法。与热焚烧法相比，催化氧化在低得多的温度和更短的停留时间下进行，并需要由廉价材料制成的更小的反应器。非卤化的有机化合物和卤化的有机化合物的催化氧化方法是本专业大家熟悉的。例如，在G.C.Bond和N.Sadeghi的文章“氯化的烃类的催化破坏”，应用化学生物技术学报(J.Appl.Chem.Biotechnol.)，1975，25，241-248中，报道了氯化的烃类在Pt/γ-Al2O3催化剂上转化成HCl和CO2。US 3972979和4053557公开了通过在氧化铬或铂/薄水铝石上氧化，进行卤化的烃类的分解。US 4059675、4059676和4059683公开了在氧化剂存在下，在至少350℃下，用分别含有钌、钌-铂和铂的催化剂，使卤化的有机化合物分解的方法。James J.Spivy的文章“挥发性有机物的完全催化氧化”，工业工程化学研究(Ind.Eng.Chem.Res.)，1987，26，2165-2180是一篇涉及挥发性有机化合物多相催化氧化的文献的评述。S.Chatteriee和H.H.Green的文章“使用负载金属的酸性催化剂氯化的烃类的氧化催化作用”，催化杂志，1991，130，76-85报导了用负载的沸石催化剂H-Y、Cr-Y和Ce-Y，在空气中催化氧化二氯甲烷的研究。A.Melchor、E.Garbowshi、M.V.Michel-Vital Mathia和M.Primet的文章“氯化的Pt/Al2O3催化剂的物理化学性质和异构化活性”，J.Chem.Soc.，Faraday Trans.1，1986，82，3667-3679报导了氧化铝的氯化得到很高酸性的固体，因为强路易士酸中心的强度和数目的增加。氯化处理使铂的烧结增加。US 4983366公开了一种含烃类和一氧化碳的废气催化转化的方法，该法使废气通过含这样一种催化剂的第一段，如氧化铝、二氧化硅、硅酸铝和/或任选含有氧化物或钡、锰、铜、铬和镍的沸石；然后通过含这样一种催化剂的第二段，如铂和/或铂和/或钯或铂和铑。PCT国际专利申请书PCT/US90/02386公开了一种用含有催化组分氧化钛的催化剂，转化或破坏含有有机卤素化合物的有机化合物的催化法。优选的催化剂还含有氧化钒、氧化钨、氧化锡和至少一种选自铂、钯和铑的贵金属，其特征是氧化钒、氧化钨和贵金属均匀地分散在氧化钛上。US 5283041(共同转让与本专利技术的受让人)，因此作为参考并入本专利技术，它公开了一种用于处理含有选自卤化的有机化合物、其他有机化合物的化合物及其混合物的气体物流的氧化催化剂。该催化剂含有一种氧化锆和锰、铈或钴的一种或多种氧化物的芯材料，氧化钒分散在芯材料上，催化剂还可含有分散在芯材料上的铂族金属。对在较低的操作温度下有高的操作效率的卤化的有机化合物、非卤化的有机化合物和一氧化碳氧化破坏的催化剂仍然有需要。对于含有特别难以焚烧的有机溴化物的气体物流的处理来说，对上述催化剂是特别需要的。专利技术概述本专利技术涉及处理含有选自卤化的有机化合物、非卤化的有机化合物、一氧化碳的化合物及其混合物的气体物流的催化剂和方法。该催化剂和方法特别适用于处理还含有一种或多种元素卤素的气体物流，特别是包括这样一些气体物流，在这些气体物流中，这样的元素卤素一开始就存在或在卤化的有机化合物的催化处理过程中形成。在一些特定的实施方案中，气体物流含有溴化的有机化合物，而元素溴或者一开始就存在，或者在催化处理过程中形成。本专利技术的一实施方案是一种用于处理这样一种气体物流的催化剂，该气体物流含有选自含卤素的化合物、非卤化的有机化合物、一氧化碳(CO)及其混合物。适用于本专利技术实施的催化剂含有一种或多种铂族金属、氧化锆和至少一种选自氧化锰、氧化铈和氧化钴的氧化物。本专利技术的另一实施方案是一种用于处理这样一种气体物流的方法，该气体物流含有选自含卤素的化合物、非卤化的有机化合物、一氧化碳及其混合物。该法包括在对促进氧化反应的有效数量氧的存在下，在约150至550℃下，这样的气体物流与含有一种或多种铂族金属、氧化锆和至少一种选自氧化锰、氧化铈和氧化钴的氧化物的催化剂接触。在本专利技术催化剂和方法的一些特定实施方案中，气体物流含有元素形式的卤素，如Br2或Cl2，或含有在催化处理过程中形成这样的元素卤素的卤化的有机化合物。该催化剂和方法特别适用于这些气体物流，其中元素卤素或卤化的有机化合物的卤素是溴。在本专利技术的一特定方法中，含有溴化的有机化合的气体物流可与非溴化的有机化合物；一氧化碳或其混合物组合，它用含有至少一种铂族金属、氧化锆和氧化锰的催化剂处理。在这一方法中，溴化的有机化合物中的至少一部分溴转化成元素溴。通常，这一催化氧化法将气体物流中的这些化合物转化成含有CO2、溴、溴化氢和H2O的混合物。本专利技术的催化剂和方法特别适用于处理这样一种气体物流，该气体物流含有一种或多种元素卤素，或者含有一种或多种在催化氧化过程中生成元素卤素的含卤素的有机化合物。当含卤素的有机化合物在催化剂上氧化时，生成元素卤素(X2)和卤化氢(HX)。已发现，元素卤素对以前所知的催化剂有中毒作用，从而使这样的催化剂的活性下降。为了解决这一问题，在使元素卤素的生成量减到最小的条件下进行气体处理，或者在相对高的温度下进行气体处理，来减小对催化剂的影响。当气体进料中的卤素是氯或氟时，通常有可能通过调节在进料物流中可利用的氢的数量来使生成气体中元素卤素的数量降到含卤素的化合物(X2和HX)总量的3％(重量)以下。这一点通常通过加入足够的水为反应提供氢来做到。但是，当含卤素的有机化合物中的卤素是溴时，已发现通过注水不能很容易地控制Br2的生成量。因此，当卤素是溴时，生成的气体物流通常含有大量元素形式的溴。也就是说大大超过3％(重量)，在生成的气体中常常有80％(重量)以上的溴处于Br2的形式，而不是HBr。所以，通过调节进料气体组成，不可能解决Br2中毒的问题。因此，这样的含溴的催化反应必需在高温下进行，从而产生各种问题，如较高的能源费用问题。已发现，本专利技术的催化剂能抗这样的元素卤素中毒，因此当卤素是溴时，本专利技术的催化剂是特别适用的。本专利技术催化剂还特别适用于任何含卤素的气体，其中产物物流含有3％(重量)以上元素形式的卤素。因此，含氯的气体物流可在本专利技术催化剂上反应，而不需加入过量的氢或水，来使Cl2含量保持在3％以下。这一点可在处理这样的含氯物流中使费用显著减少和操作简易。本专利技术催化剂的另一特征是，发现它们在550～600℃、甚至更高的温度下仍是稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理这样一种气体物流的催化剂，该气体物流含有选自卤化的有机化合物、非卤化的有机化合物、一氧化碳及其混合物，所述的催化剂含有至少一种铂族金属、氧化锆和至少一种选自氧化锰、氧化铈和氧化钴的氧化物，其中催化剂基本上不含钒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM切恩，PH盖因，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]