氯化氢废气的净化方法

      氯化氨在常温下为无色有刺激性气体，比空气重，能与空气中的水蒸气形成烟雾，因此氯化氢在空气中能发烟。氯化氢对环境、设备都具有强腐蚀性、也会腐蚀皮肤、黏，对人体健康有极大危害。氯化氯的水溶液称为盐酸，是基本化工原料，广泛用于化工、冶金、药、食品、电镀、塑料等行业。氯化氢废气主要来源于氣碱、有机氣农药、氯的含氧化物聚氨酷、聚氯乙烯、盐酸、漂白粉等的生产和使用氯的场所等。净化氯化氢废气的主要方法有吸附法、碱吸收法、水吸收法及冷凝法等用固体吸附剂吸附氯化氢废气可获得深度净化，但吸附剂容量有限，而且吸附剂再生比较困难，应用受限;碱液吸收法是用碱液(或废碱液、石灰乳)来中和吸收HC1，但又会生成难处理的含盐废水，而且碱液吸收产物缺少回收价值;冷凝法是根据HC1蒸气压随温度迅速下降的原理，采用冷凝的方法将废气冷却回收利用HC，但此法很难除尽HC1气体，一般作为处理高浓度HCI气体的第一道净化工艺，与其他方法配合使用;水吸收法是基于HC气体易溶于水，采用水直接吸收氯化氢气体(1体积的水能溶解450体积的氯化氢)。水吸收含氯化氢废气有制取盐酸和作废水排放两类，前者适用于氯化氢浓度较高的情况，后者适用Al0,之助属氯化别加人和稳加速心但两于氯化氢浓度较低的情况。

      以上几种氯化氢废气净化方法，基本上属于物理转化法，而氯化催化氧化法处理氯化基本上属于物理转化法，而氯化催化氧化法处理氯化氢废气则是一种化学转化法，或称是催化转化法。它是在催化剂存在下，使HC1气体与0，反应生成C,和H,0，生成的C,又返送到以C,为生产原料的工业。例如，以光气为原料生产聚氨酯树脂的工业，一些生产氯的氧化物的工业，它们大量使用C1,作原料，而生产过程又会产生或排放大量HCI气体。采用氯化氢催化氧化法处理HC废气，不仅可以除去含氯废气中的HCI，而且反应生成的C,又可用作生产原料，是一种资源化处理氯化氢废气的方法。

      氯化氢催化氧化反应机理氯化氢催化氧化反应是基于是100多年前提出的迪肯(Deacon)反应机理:

CuCI4HCI+0,--2Cl,+H,0即氯化氢在氯化铜催化剂作用下与氧气反应生成C和H0。该反应需在400~670℃下进行。而在400℃时催化剂中的CuCl,便开始以相当大的速率气化，致使催化剂的活性下降氯化氢的转化率降低，并且在反应中设备会受腐蚀，致使这一方法未得到工业上大规模应用。

     20世纪60年代以后，改良的迪肯法产生了谢尔(Shell)法。该方法使用含氯化铜的复合氯化物催化剂，采用流化床，反应温度330~340℃，具有反应速度快、化氢转化率高、催化剂使用寿命长并可循环使用、设备腐蚀性小等特点。其工艺大致如下:空气(氧源)与氯化氢气体以体积比1.6混合后，于365℃下与催化剂一起加入反应器中进行反应。氯化氢经催化氧化生成氯气和水。氯化氢转化率可达77%。废水中大部分有机物经燃烧变成0,和水蒸气，并由反应器排出。反应器尾气组成(质量分数)为:HC113.5%、C,37%、0%。3.0%,N23.7％、H209.5％。该组成气体经干燥后的组成（质量分数）；C1248％、024%、N248％，再用四氯化碳对其中的氯气进行吸收并解吸处理，在1.03MPa及35℃的液化氯气，可得含氯为99.97％的氯气。未转化为氯气的氯化氢可经盐酸吸收塔用水吸收后制成30％浓度的工业盐酸。该工艺如以纯氧作氧源时，氯气的得率会增加。反应可以采用流化床或固定床。

    虽然以后对氯化氢催化氧化用催化剂的制备作了不少改进，但是对反应条件下的催化剂活性组分、活性相和反应机理等方面的细节还了解得不够清楚，甚至还存在争论。一些学者认为，迪肯反应是在催化剂的熔融体内进行，氯化氢的氧化过程是在具有不同活性中心的熔盐的表面进行，反应速度与熔融催化剂中Cu2＋的浓度有一种复杂的依赖关系。由于氧化反应在气相发生，因而必须由熔融盐表面逸出的氯原子引发，为此认为氯化氢催化氧化可能存在两种不同的机理，即在高温时以气相链式反应机理为主，在低温时以表面反应为主。

氯化氢催化氧化催化剂

1．不同载体及助催化剂的选择

     氯化氢催化氧化使用的是固体催化剂，其活性组分主要是CuCl2, ，可以负载在Al2O3 、SiO2、TiO2 等载体上。用差热分析方法考察CuCl2 与载体间的相互作用时发现，CuCl2 与Al2O3、TiO2 载体间有相互作用，既能提高Cu2＋的稳定性，也能增加CuCl2 的分散度，而CuCl2 与SiO2 之间几乎没有相互作用。用顺磁共振法考察也发现，Cu含量低时，Cu2+  与Al2O3 之间有明显的相互作用，而与SiO2则无相互作用。一般常用的载体是

     助催化剂对氯化氢催化氧化反应的活性和稳定性都有显著影响。所用助剂主要是一些金属氯化物，如KCl、MgCl2  LaCl3、CeCl3 等。如在CuCl2/Al2O3、CuCl2/SiO2 催化剂中，分别加入等量的助催化剂KCI，并使它们具有较高的K／Cu比。结果发现，两种催化剂的活性和稳定性都有一定提高。这是因为较高的K／Cu 比能促使KCl-CCl2 的熔融温度降低，从而加速了催化剂表面的氯原子逸出速度，促进催化反应。这一现象在Al2O3 载体上更为明显。加入稀土金属氯化物，如LaCl3 对含有KCl-CuCl2 的催化剂的活性及稳定性都有促进作用。但CuCl2-KCl-LaCl3/Al2O3 的制备方法对催化剂的性能有较大影响。同时使用KCI和LaCl3 两种助催化剂时，其效果比单独使用它们两个中任何一个时要好。这是因为CuCl2、KC1、LaCl3 的三组分之间存在着某种协同效应。此外，所用载体Al2O3 的比表面积、孔容及细孔分布等指标对催化剂活性及选择性都有一定影响。

2．单组分催化剂

      又称单铜催化剂，其活性组分只有CuCl2,，载体γ-Al2O3。 这种催化剂的活性与铜含量有直接关系，铜含量为5％～6％时，氯化氢的转化率为最高。如再提高铜含量，对催化剂的活性则会产生不良影响，而且副反应也会增加。这种催化剂的缺点是活性组分氯化铜在反应条件下容易挥发，因活性组分的流失致使催化剂活性下降。反应温度越高，氯化铜的挥发越快，催化剂的活性下降也越迅速。此外，单组分催化剂对氯化氢的转化率也较差。

3．双组分催化剂

     由于CuCl2/γ-Al2O3 单组分催化剂的热稳定性较差，使用寿命有限，又开发出添加碱金属或碱土金属氯化物（如KC1、MgCl2 等）作为第二组分或助催化剂。它们的加入能与氯化铜形成不易挥发的复盐，成为低熔混合物，从而抑制活性组分氯化铜的流失，提高了催化剂的使稳定性。第二组分除碱金属或碱土金属外，也可使用稀土金属氯化物。双组分催化剂的催化活性及选择性比单组分催化剂有明显改善，使用寿命更长，但第二组分的加入量和加入方式对催化剂性能有明显影响。

4．多组分催化剂

     为了改进氯化氢催化氧化的反应性能，特别在寻求能在较高温度下操作，具有较高活性的催化剂，近来在开发新催化剂上，主要集中于多组分催化剂的研制。也即在CuCl2／γ-Al2O3 催化剂基础上，同时添加碱金属（或碱土金属）氯化物及稀土金属氯化物。这种催化剂有较高的氯化氢转化率和较好的热稳定性，使用寿命也较长。反应温度可在400℃左右。在这种操作条件下，氯化铜很少挥发损失，对氯的选择性也高。除了主要使用碱金属及稀土金属氯化物，也有少数研究者使用其他组分来制造多组分催化剂，以提高对氯化氢的转化率。

5．催化剂制法

   氯化氢催化氧化用催化剂可采用液相浸溃法和共沉淀法制造，以浸溃法的应用更为广泛，但用共沉淀法制得的催化剂，其铜含量可比用浸渍法制取时高。载体大多为

在用浸渍法制造催化剂时需注意以下几点：

①浸渍应在恒定条件下进行，以恒定的浴浓度进行浸渍，浸渍过程应恒温并不断进行搅拌。浸渍结束后及时进行干燥。

②氧化铝载体状态不同，活性组分在颗粒内的分布状态也不同。当使用干载体时，浸渍溶液会很快移向载体，活性组分被吸附的量也较多；而使用湿载体时，浸渍溶液只能借助于扩散进入颗粒的孔隙内，液体的穿透深度会比干载体小。

③对于双组分或多组分催化剂，活性组分负载在载体上，可以采用一步法完成，也可采用多步骤浸渍。不同浸渍过程可能会造成活性组分在载体孔隙内分布状态的不同，从而引起催化剂使用性能的差别。

    用浸渍法制备催化剂是一种较为简单的工艺，但浸渍过程涉及多种影响因素，如溶液浓度、浸渍时间、浸渍温度、浸渍方式、载体状态、浸渍平衡特性、干燥方式等都会对催化剂的质量产生影响。这也就是为什么采用相同的配方及浸渍过程，但制得的催化剂活性都有很大差异的原因。

产品介绍

产品优势：

● 将光源、电化学工作站、电催化反应池、管路切换和气相色谱模块化集成化系统化；

● PLC控制系统集成气路、液路控制、温度控制、压力控制、阀体切换、流路显示等；

● 主要用于半导体材料的光电催化流动相CO2还原反应活性评价等；

● 用于半导体材料的光电催化流动相H2O分解产氢、产氧活性评价、N2还原、电催化等；

● 微量反应系统，极低的催化剂用量；

● 导电电极根据需要可表面镀金、钯或铂，导电性能很好，耐化学腐蚀；

● 标配光电反应池，可实现两室三电极体系或三室三电极体系，采用纯钛材质，耐压抗腐蚀

● 可适用于气-固-液三相界面的催化反应体系，也可适用于阴阳极液流循环反应系统；

● 测试范围广，CO2、CO、CH4、甲醇、氢气、氧气、烃类等微量气体。