氯化氫廢氣的凈化方法

      氯化氨在常溫下為無色有刺激性氣體，比空氣重，能與空氣中的水蒸氣形成煙霧，因此氯化氫在空氣中能發(fā)煙。氯化氫對環(huán)境、設備都具有強腐蝕性、也會腐蝕皮膚、黏，對人體健康有極大危害。氯化氯的水溶液稱為鹽酸，是基本化工原料，廣泛用于化工、冶金、藥、食品、電鍍、塑料等行業(yè)。氯化氫廢氣主要來源于氣堿、有機氣農藥、氯的含氧化物聚氨酷、聚氯乙烯、鹽酸、漂白粉等的生產和使用氯的場所等。凈化氯化氫廢氣的主要方法有吸附法、堿吸收法、水吸收法及冷凝法等用固體吸附劑吸附氯化氫廢氣可獲得深度凈化，但吸附劑容量有限，而且吸附劑再生比較困難，應用受限;堿液吸收法是用堿液(或廢堿液、石灰乳)來中和吸收HC1，但又會生成難處理的含鹽廢水，而且堿液吸收產物缺少回收價值;冷凝法是根據HC1蒸氣壓隨溫度迅速下降的原理，采用冷凝的方法將廢氣冷卻回收利用HC，但此法很難除盡HC1氣體，一般作為處理高濃度HCI氣體的第一道凈化工藝，與其他方法配合使用;水吸收法是基于HC氣體易溶于水，采用水直接吸收氯化氫氣體(1體積的水能溶解450體積的氯化氫)。水吸收含氯化氫廢氣有制取鹽酸和作廢水排放兩類，前者適用于氯化氫濃度較高的情況，后者適用Al0,之助屬氯化別加人和穩(wěn)加速心但兩于氯化氫濃度較低的情況。

      以上幾種氯化氫廢氣凈化方法，基本上屬于物理轉化法，而氯化催化氧化法處理氯化基本上屬于物理轉化法，而氯化催化氧化法處理氯化氫廢氣則是一種化學轉化法，或稱是催化轉化法。它是在催化劑存在下，使HC1氣體與0，反應生成C,和H,0，生成的C,又返送到以C,為生產原料的工業(yè)。例如，以光氣為原料生產聚氨酯樹脂的工業(yè)，一些生產氯的氧化物的工業(yè)，它們大量使用C1,作原料，而生產過程又會產生或排放大量HCI氣體。采用氯化氫催化氧化法處理HC廢氣，不僅可以除去含氯廢氣中的HCI，而且反應生成的C,又可用作生產原料，是一種資源化處理氯化氫廢氣的方法。

      氯化氫催化氧化反應機理氯化氫催化氧化反應是基于是100多年前提出的迪肯(Deacon)反應機理:

CuCI4HCI+0,--2Cl,+H,0即氯化氫在氯化銅催化劑作用下與氧氣反應生成C和H0。該反應需在400~670℃下進行。而在400℃時催化劑中的CuCl,便開始以相當大的速率氣化，致使催化劑的活性下降氯化氫的轉化率降低，并且在反應中設備會受腐蝕，致使這一方法未得到工業(yè)上大規(guī)模應用。

     20世紀60年代以后，改良的迪肯法產生了謝爾(Shell)法。該方法使用含氯化銅的復合氯化物催化劑，采用流化床，反應溫度330~340℃，具有反應速度快、化氫轉化率高、催化劑使用壽命長并可循環(huán)使用、設備腐蝕性小等特點。其工藝大致如下:空氣(氧源)與氯化氫氣體以體積比1.6混合后，于365℃下與催化劑一起加入反應器中進行反應。氯化氫經催化氧化生成氯氣和水。氯化氫轉化率可達77%。廢水中大部分有機物經燃燒變成0,和水蒸氣，并由反應器排出。反應器尾氣組成(質量分數)為:HC113.5%、C,37%、0%。3.0%,N23.7％、H209.5％。該組成氣體經干燥后的組成（質量分數）；C1248％、024%、N248％，再用四氯化碳對其中的氯氣進行吸收并解吸處理，在1.03MPa及35℃的液化氯氣，可得含氯為99.97％的氯氣。未轉化為氯氣的氯化氫可經鹽酸吸收塔用水吸收后制成30％濃度的工業(yè)鹽酸。該工藝如以純氧作氧源時，氯氣的得率會增加。反應可以采用流化床或固定床。

    雖然以后對氯化氫催化氧化用催化劑的制備作了不少改進，但是對反應條件下的催化劑活性組分、活性相和反應機理等方面的細節(jié)還了解得不夠清楚，甚至還存在爭論。一些學者認為，迪肯反應是在催化劑的熔融體內進行，氯化氫的氧化過程是在具有不同活性中心的熔鹽的表面進行，反應速度與熔融催化劑中Cu2＋的濃度有一種復雜的依賴關系。由于氧化反應在氣相發(fā)生，因而必須由熔融鹽表面逸出的氯原子引發(fā)，為此認為氯化氫催化氧化可能存在兩種不同的機理，即在高溫時以氣相鏈式反應機理為主，在低溫時以表面反應為主。

氯化氫催化氧化催化劑

1．不同載體及助催化劑的選擇

     氯化氫催化氧化使用的是固體催化劑，其活性組分主要是CuCl2, ，可以負載在Al2O3 、SiO2、TiO2 等載體上。用差熱分析方法考察CuCl2 與載體間的相互作用時發(fā)現，CuCl2 與Al2O3、TiO2 載體間有相互作用，既能提高Cu2＋的穩(wěn)定性，也能增加CuCl2 的分散度，而CuCl2 與SiO2 之間幾乎沒有相互作用。用順磁共振法考察也發(fā)現，Cu含量低時，Cu2+  與Al2O3 之間有明顯的相互作用，而與SiO2則無相互作用。一般常用的載體是

     助催化劑對氯化氫催化氧化反應的活性和穩(wěn)定性都有顯著影響。所用助劑主要是一些金屬氯化物，如KCl、MgCl2  LaCl3、CeCl3 等。如在CuCl2/Al2O3、CuCl2/SiO2 催化劑中，分別加入等量的助催化劑KCI，并使它們具有較高的K／Cu比。結果發(fā)現，兩種催化劑的活性和穩(wěn)定性都有一定提高。這是因為較高的K／Cu 比能促使KCl-CCl2 的熔融溫度降低，從而加速了催化劑表面的氯原子逸出速度，促進催化反應。這一現象在Al2O3 載體上更為明顯。加入稀土金屬氯化物，如LaCl3 對含有KCl-CuCl2 的催化劑的活性及穩(wěn)定性都有促進作用。但CuCl2-KCl-LaCl3/Al2O3 的制備方法對催化劑的性能有較大影響。同時使用KCI和LaCl3 兩種助催化劑時，其效果比單獨使用它們兩個中任何一個時要好。這是因為CuCl2、KC1、LaCl3 的三組分之間存在著某種協(xié)同效應。此外，所用載體Al2O3 的比表面積、孔容及細孔分布等指標對催化劑活性及選擇性都有一定影響。

2．單組分催化劑

      又稱單銅催化劑，其活性組分只有CuCl2,，載體γ-Al2O3。 這種催化劑的活性與銅含量有直接關系，銅含量為5％～6％時，氯化氫的轉化率為最高。如再提高銅含量，對催化劑的活性則會產生不良影響，而且副反應也會增加。這種催化劑的缺點是活性組分氯化銅在反應條件下容易揮發(fā)，因活性組分的流失致使催化劑活性下降。反應溫度越高，氯化銅的揮發(fā)越快，催化劑的活性下降也越迅速。此外，單組分催化劑對氯化氫的轉化率也較差。

3．雙組分催化劑

     由于CuCl2/γ-Al2O3 單組分催化劑的熱穩(wěn)定性較差，使用壽命有限，又開發(fā)出添加堿金屬或堿土金屬氯化物（如KC1、MgCl2 等）作為第二組分或助催化劑。它們的加入能與氯化銅形成不易揮發(fā)的復鹽，成為低熔混合物，從而抑制活性組分氯化銅的流失，提高了催化劑的使穩(wěn)定性。第二組分除堿金屬或堿土金屬外，也可使用稀土金屬氯化物。雙組分催化劑的催化活性及選擇性比單組分催化劑有明顯改善，使用壽命更長，但第二組分的加入量和加入方式對催化劑性能有明顯影響。

4．多組分催化劑

     為了改進氯化氫催化氧化的反應性能，特別在尋求能在較高溫度下操作，具有較高活性的催化劑，近來在開發(fā)新催化劑上，主要集中于多組分催化劑的研制。也即在CuCl2／γ-Al2O3 催化劑基礎上，同時添加堿金屬（或堿土金屬）氯化物及稀土金屬氯化物。這種催化劑有較高的氯化氫轉化率和較好的熱穩(wěn)定性，使用壽命也較長。反應溫度可在400℃左右。在這種操作條件下，氯化銅很少揮發(fā)損失，對氯的選擇性也高。除了主要使用堿金屬及稀土金屬氯化物，也有少數研究者使用其他組分來制造多組分催化劑，以提高對氯化氫的轉化率。

5．催化劑制法

   氯化氫催化氧化用催化劑可采用液相浸潰法和共沉淀法制造，以浸潰法的應用更為廣泛，但用共沉淀法制得的催化劑，其銅含量可比用浸漬法制取時高。載體大多為

在用浸漬法制造催化劑時需注意以下幾點：

①浸漬應在恒定條件下進行，以恒定的浴濃度進行浸漬，浸漬過程應恒溫并不斷進行攪拌。浸漬結束后及時進行干燥。

②氧化鋁載體狀態(tài)不同，活性組分在顆粒內的分布狀態(tài)也不同。當使用干載體時，浸漬溶液會很快移向載體，活性組分被吸附的量也較多；而使用濕載體時，浸漬溶液只能借助于擴散進入顆粒的孔隙內，液體的穿透深度會比干載體小。

③對于雙組分或多組分催化劑，活性組分負載在載體上，可以采用一步法完成，也可采用多步驟浸漬。不同浸漬過程可能會造成活性組分在載體孔隙內分布狀態(tài)的不同，從而引起催化劑使用性能的差別。

    用浸漬法制備催化劑是一種較為簡單的工藝，但浸漬過程涉及多種影響因素，如溶液濃度、浸漬時間、浸漬溫度、浸漬方式、載體狀態(tài)、浸漬平衡特性、干燥方式等都會對催化劑的質量產生影響。這也就是為什么采用相同的配方及浸漬過程，但制得的催化劑活性都有很大差異的原因。

產品介紹

產品優(yōu)勢：

● 將光源、電化學工作站、電催化反應池、管路切換和氣相色譜模塊化集成化系統(tǒng)化；

● PLC控制系統(tǒng)集成氣路、液路控制、溫度控制、壓力控制、閥體切換、流路顯示等；

● 主要用于半導體材料的光電催化流動相CO2還原反應活性評價等；

● 用于半導體材料的光電催化流動相H2O分解產氫、產氧活性評價、N2還原、電催化等；

● 微量反應系統(tǒng)，極低的催化劑用量；

● 導電電極根據需要可表面鍍金、鈀或鉑，導電性能很好，耐化學腐蝕；

● 標配光電反應池，可實現兩室三電極體系或三室三電極體系，采用純鈦材質，耐壓抗腐蝕

● 可適用于氣-固-液三相界面的催化反應體系，也可適用于陰陽極液流循環(huán)反應系統(tǒng)；

● 測試范圍廣，CO2、CO、CH4、甲醇、氫氣、氧氣、烴類等微量氣體。