Катализатор для окисления хлористого водорода в хлор и способ получения хлора

(50 4 В 0123/86, С О В 7/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА В ХЛОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора (КТ) для окисления НС 1 в хлор, и может быть использовано в хлорном производстве. Для ловышения активности и устойчивости КТ в агрессивных средах в состав КТ вводят другой хромит - хромит кобальта (15 - 25 мас.%) на х-АО-носителе, Получение хлора ведут окислением НС 1 в присутствии указанного состава КТ при 400 в 4 С и объемной скорости смеси НС 1 н О, 250 в 5 ч . Объемное содержание кислорода в смеси составляет 26 - 31%. В сравнении с известным КТ (хромит меди) новый КТ обеспечивает повышение конверсии НС с 52% (при 400 С) до 76,6%. 2 с.п. ф-лы, 4 табл.Изобретение относится к катализаторам для газофазного окисления хлористого водорода кислородом или кислородсодержащим газом и может быть использовано для получения хлора.Целью изобретения является повышение активности и устойчивости катализатора в агрессивных средах, содержащих хлор и хлористый водород, за счет содержания в качестве хромита металла хромита кобальта при определенном содержании компонентов, а также целью является повышение выхода .лора за счет использования катализатора определенного состава и проведения процесса при определенных условиях.Пример 1. Для приготовления 100 г катализатора на основе хромита кобальта, содержащего 10% активной массы, в 40 см дистиллированной воды растворяют 8,8 г хромового ангидрида, затем к нему добавляют при тщательном перемешивании до полного растворения .2,8 г азотно-кислого кобальта, Полученным раствором при комнатной температуре пропитывают 90 г сухой х-окиси алюминия марки ШН, Пропитанный носитель сушат при 110 - 120 С, а затем прокаливают в токе инертного газа при 425 - 450 С в течение 10 ч, Степень превращения НС на этом катализаторе при объемной скорости 1000 чи 400 С в реакционной смеси, состоящей из 10 об. о/о НС в воздухе, составляет 56,6 о/о.Пример 2, Для приготовления 100 г катализатора, содержащего 15 о/о активной массы, в 38 см дистиллированной воды растворяют 13,2 г хромового ангидрида и 19,2 г азотно-кислого кобальта, а затем пропитывают этим раствором 85 г сухой у -окиси алюминия марки ШН. Сушку и прокалку проводят так, как показано в примере 1. Конверсия НС на э"ом катализаторе, измеренная в условия.;, приведенных в примере 1, составляет 67,5 о/о.Пример 3, Для приготовления 100 г ка- тализатора, содержащего 20 о/о активной массы, в 36 см дистиллированной воды растворяют 17,6 г хромового ангидрида и 25,6 г азотно-кислого кобальта, а затем пропитывают этим раствором 80 г у=А 10 з марки ШН. Сушку и прокалку проводят так, как показано в примере . конверсия НС ца этом катализаторе, измеренная в условиях, приведенных в примере 1, составляет 7),6 о/оПричер 4. Для приготовления 100 г ка. тализатора, содержащего 25 /, активной массы, в 33 смз дистиллированной воды растворяют 22,0 г хромового ангидрида и 32,0 г азотно-кислого кобальта. Приготовленным раствором пропитывают 75 г сухой о =А 10 з марки ШН, а затем проводят сушку и прокалку так, как показано в примере 1. Конверсия НС на этом катали. заторе, измеренная в условиях, приведенных в примере 1, составляет 70,5 о/о.Пример 5. Для приготовления 100 г катализатора, содержащего 30% активной5 массы, в 31 см дистиллированной водырастворяют 26,0 г хромового ангидридаи 38,4 г азотно-кислого кобальта, Приготовленным раствором пропитывают 70 г сухой х -окиси алюминия марки ШН. Суш 10 ку и прокалку проводят так, как показанов примере 1, Конверсия НС 1 на этом катализаторе, измеренная в условиях, приведенныхв примере 1, составляет 62,0%,В табл. 1 приведены величины конверсии хлористого водорода в присутствии дан 15 ного катализатора (объемная скорость1000 г, состав смеси 10 об. /о в воздухе).Для оценки активносги предлагаемого(ца основе хромита меди) катализаторовбыли проведены их испытания в реакцииокисления хлористого водорода в идентич;ных условиях. Исследования были приведены при объемной скорости 1000 ч - и 300 -400 С в реакционной смеси, состоящей из10 об, /о НС 1 в воздухе. Контакты содержа 25 ли 20 о/, активной массы на у =А 0 з марки ШН.Результаты этих испытаний приведеныв табл. 2.Из представленных данных видно, чтов идентичных условиях при всех исследованиях температурах конверсия хлористоговодорода на предлагаемом катализаторе выше. Увеличение конверсии при 375 в 4"Ссоставляет ЗЗ - 38 о/,.0 высокой устойчивости катализаторасогласно изобретению. свидетельствуют данные испытания катализаторов на основехромитов кобальта и меди пчтем их прогре.ва в газовой смеси, состоящей из 3,0 об./оНС 1 в гелии, при 100 - 400 С. Во всем исследованном температурном интервале вес40 предлагаемого катализатора (СоСг 0,) практически остается постоянным, т, е. в указанных условиях он не изменяется, В отличие от этого известный катализатор (СиСгО)устойчив лишь до 300 С. Г 1 ри более высо 45 ких температурах под воздействием хлорис.того водорода он начинасг разрушаться, очем свидетельствует уменьшение его веса,который становится меньше исходного.Вследствие низкой устойчивости катализатора на основе хромита меди его нельзя50 использовать для конвертирования высококонцентрированных смесей хлористого водо.рода. При длительной работе (несколькосотен ч) на этом катализаторе могут оытьполучены смеси, содержащие до 56 об /охлора. Использование данного катализатора на основе хромита кобальта позволяет проводить процесс с реакционнымисмесями стехиометриче.кого состава1326330 форлула изобретения Кислород Хлористый водород 26 - 31Остальное ТаблицаоТемпература, С Конверсия НС 1, Е Катализатор 5 мас.7. СоСг;Ои 95 мас.7 -Л 1, Оз 375 36,8 400 46,8 425 54,3(80 об. % хлористого водорода и 20 об. % кислорода). В лабораторных условиях этот катализатор работал, не снижая активности, более 100 ч при 400 - 425 С в реакционной смеси, содержащей около 80 об. %. При этом концентрация хлора в конвертированной смеси превышала 50 об. %.Пример 6. В реактор помещают 2 см катализатора с 20 мас. % хромита кобальта и через него пропускают со скоростьюл)ч реакционную смесь, состоящую из хлористого водорода и кислорода, в которой содержание последнего изменяют от 20 до 36 об. %Величины конверсии НС 1 в реакции его окисления, на катализаторе с 20 мас. % хром ита кобальта (объем на я скорость 500 ч ф) измеренные при 400 и 425 С, приведены в табл, 3.Из приведенных данных видно, что конверсия хлористого водорода достигает максимального значения при содержании 26 - 31 об. % кислорода в реакционной смеси,Пример 7. Через реактор с 10 смз катализатора, содержащего 20 мас. %, хромита кобальта, пропускают со скоростью 1 л/ч газовую смесь, состоящую из 74 об. % НС и 26 об. % кислорода, и определяют конверсию хлористого водорода при 400, 4 О, 425 и 430 С. Затем повышают содержание в реакционной смеси кислорода до 28 об. % (72 об. % НС 1), а потом до 3 об. % (69 об. % НС) и измеряют степень превращения хлористого водорода.Г 1 олученные результаты приведены в табл. 4.Г 1 риведенные в табл. 4 результаты свидетельствуют о том, что при увеличении объемной скорости газового потока конверсия хлористого водорода уменьшается, при этом содержание образующегося хлора в реакционной смеси понижается. Вместе с тем выход хлора с единицы объема катализатора возрастает, достигая практически одинакового значения при объемных скоростях 500 в 6 ч . Вследствие этого проводить процесс при более высоких объемных скоростях нецелесообразно, так как в этих условиях выход хлора уменьшается, а его содержание в образующихся газовых смесях неболыпой. Из этих данных также видно, что изменение концентрации кислорода в реакционной смеси от 26 до 31 об, %.практически не влияет на протекание процесса.Сопоставляя приведенные данные, можно заключить, что для получения высоко- ,концентрированных смесей хлора путем окисления хлористого водорода на катализаторе, содержащем 15 - 25 мас, % хромита кобальта, необходимо использовать газовые смеси с 26 - 31 об. % кислорода, а процесс проводить при объемных скоростях 250 - 500 чи 400 - 425 С. При меньших объемных скоростях наблюдается низкий выход хлора с единицы объема катализатора, а 15 при более высоких - концентрация обра-.зующегося хлора невелика. 1, Катализатор для окисления хлористого водорода в хлор, включающий хромит металла на носителе--оксиде алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и устойчивости катализатора в агрессивных средах, содержащих хлор и 25 хлористый водород, катализатор в качествехромита металла содержит хромит кобальта при следующем содержании ком понентов, мас. %:Хромит кобальта 15 - 25 Носитель Остальное 2. Способ получения хлора путем окисления хлористого водорода кислородом или кислородсодержащим газом в присутствии катализатора на основе хромита металла на носителе-у-оксиде алюминия при повышенной температуре, отличающийся тем, что с целью повышения выхода, используют катализатор, содержащий в качестве хромита металла хромит кобальта при следующем содержании компонентов, мас. О/О:Хромит кобальта 15 - 25 40 Носитель Остальноепроцесс ведут при 400 - 425 С, объем ной скорости 250 - 500 чв смеси хлористого водорода с кислородом при следующем содержании реагентов, об. %:Катализатор Известный (на основе хромита меди 1 9 33,0 42,8 51,0 ПредлагаемыйГВыход хлора с 1 см ка- талиэатора, см" Объемн скорос Комнерсиа,.НС 1, Е ч 48,73,2 26,0 25 25 62,3 50 4 425 26 7,8 70,7 5 31 425 20,6 0 49,7 1,0 425 500 47,9 25 65 Составитель 15. Теплякова ипк ехред И, Версс СорректТираж 510 Подписи веииого комитета СССР по дела. пвобретеи , Москва, Ж, Раув:ская паб., д. /5 лиграфиисск е ппе.п;поп ис, г, Ужгород, ул. ор Л 1. Пожсое й и открпй 1 роектиая,емпература., Содержание С 0 . об,.;, Редактор Н Слобод Закаа 322/7 ВНИИГИ Государст 3035 Производствеино-п