УСТОЙЧИВЫЙ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ Российский патент 2013 года по МПК B01J23/12 B01J23/38 B01J23/46 B01J23/63 B01J23/83 C01B7/04 

Настоящее изобретение касается катализатора для реакций окисления, включающего по меньшей мере один компонент, активный в катализе реакций окисления, а также носитель для этого компонента, причем катализатор отличается тем, что в состав носителя входят оксиды урана. Катализатор отличается более высокой стабильностью и активностью по сравнению с катализаторами уровня техники.

Известно, что оксиды урана пригодны к использованию в качестве катализаторов окисления для ряда процессов полного или селективного окисления. Типичный пример использования катализаторов на основе урана касается окисления CO до CO₂, как это описано, например, Campbell at al. в публикации J. Molec. Cat. A: Chem., (2006), 245(1-2), 62-68. Примерами других процессов окисления, катализируемых смесями оксидов с содержанием урана, является окисление изобутена до акролеина (Corberan et. al., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., (1984), 24, 546, и 1985, 24, 62), а также пропилена до акролеина и акрилонитрила (патенты США US 3308151 и US 3198750). Кроме того, известно полное окисление летучих органических соединений (VOC) на U₃O₈, которое, в частности, исследовали Hutchings et. al. (Nature, (1996), 384, p.341). Применение оксида урана в качестве носителя для частиц золота нанометрового масштаба описано, например, в Green Chemistry (2005), 7(11), 768-770 и (2007) 9(3), 267-272. В этом контексте не упоминается об окислении хлорводорода.

Общеизвестно, что рутений применяют, в частности, как катализатор восстановления или как катализатор окисления (Handbook of Heterogeneous Catalysis, 1997, S2160 и S2181).

Окисление, осуществляемое в более жестких условиях в отношении температуры и парциального давления кислорода, представляет собой разработанный Диконом в 1868 году способ каталитического окисления хлорводорода кислородом:

4HCl+O₂⇒2Cl₂+2H₂O.

Окисление хлорводорода до хлора является равновесной реакцией. С ростом температуры положение равновесия сдвигается не в пользу желаемого конечного продукта. Поэтому целесообразно применять катализаторы, имеющие максимально высокую возможную активность, которые позволяют проводить реакцию при низкой температуре.

Первые катализаторы для окисления хлорводорода, содержащие в качестве активного компонента рутений, были описаны уже в 1965 г. в немецком патенте DE 1 567 788, причем в этом случае они были на основе RuCl₃. В качестве носителей указывают Al₂O₃ и SiO₂. Активность этого сочетания относительно низка, поскольку эти носители не могут внести в процесс окисления атомы кислорода из кристаллической решетки.

Другие катализаторы на основе рутения, активным компонентом которых является оксид рутения или смесь оксидов рутения, предложены в немецкой заявке на патент DE-A 19748299. Содержание оксида рутения при этом составляет от 0,1 вес.% до 20 вес.%, а средний диаметр частиц оксида рутения - от 1,0 нм до 10,0 нм.

Другие рутениевые катализаторы на носителях из оксида титана или оксида циркония известны из немецкой заявки на патент DE-A 197 34 412. В качестве исходных соединений для получения описанных в этом документе катализаторов на основе хлорида рутения, содержащих по меньшей мере одно соединение - диоксид титана или диоксид циркония, приведен ряд соединений рутения, как, например, карбонильные комплексные соединения рутения, соли рутения с неорганическими кислотами, комплексные соединения рутения и нитрозилов, аминовые комплексные соединения рутения или ацетилацетонатные комплексные соединения рутения. В предпочтительном варианте исполнения в качестве носителя использовали диоксид титана в форме рутила. Хотя активность рутениевых катализаторов весьма высока, но при более высоких температурах они склонны к спеканию и, соответственно, к деактивации. В целях экономичности применения желательно, однако, дальнейшее повышение активности при хороших показателях продолжительной стабильности.

Разработанные до сих пор рутениевые системы катализаторов окисления на носителях обладают недостаточной для окисления хлорводорода эффективностью или стабильностью. Хотя, повышая температуру реакции, можно увеличить активность, но это ведет к спеканию (деактивации) или к потерям каталитически активного компонента.

В немецком патенте DE 1078100 изложена информация о катализаторах, включающих в себя соли или оксиды серебра, урана или тория, находящиеся на инертных носителях из каолина, силикагеля, диатомовой земли или пемзы. Не указано, что получающиеся катализаторы кальцинируют, ввиду чего следует ожидать низкой стабильности описанных катализаторов. Кроме того, не сообщается, что носитель сам может обладать каталитической активностью и состоять из оксида урана. Все время сообщается о составе, предусматривающем присутствие серебра и солей или оксидов редкоземельных металлов. Следовательно, в условиях недостатка дальнейших публикаций необходимо полагать, что теоретическое изложение направлено на эффект совместного катализа, который позволяет проводить реакцию лишь во взаимодействии различных компонентов, обладающих каталитической активностью.

Это неблагоприятно, поскольку применение как серебра, так и солей или оксидов редкоземельных металлов ведет к тому, что катализатор оказывается экономически невыгоден по сравнению с альтернативными вариантами, не содержащими этих составных частей. В частности, особо неблагоприятным можно считать применение серебра, поскольку цены на этот благородный металл постоянно растут.

Таким образом, задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы предложить катализатор, который обеспечивает окисление хлорводорода, с высокой активностью и/или хорошими показателями продолжительной стабильности, и его при этом можно получать с большей экономической выгодой по сравнению с уровнем техники.

Неожиданно было обнаружено, что путем целенаправленного размещения металлов, обладающих каталитической активностью в реакциях окисления (например, рутения) на оксидах урана можно ввиду особого взаимодействия между каталитически активным компонентом и носителем изготавливать ряд новых катализаторов, обладающих высокой каталитической активностью.

Кроме того, неожиданно было обнаружено, что катализаторы на основе оксидов урана демонстрируют особую стабильность в содержащей кислород и хлорводород атмосфере, в том числе и при высоких температурах, и что в случае особых катализаторов на основе оксидов урана можно при необходимости обойтись без других компонентов, обладающих каталитической активностью, поскольку оксиды урана уже сами по себе демонстрируют активность и/или стабильность при окислении хлорводорода.

Поэтому объектом настоящего изобретения является катализатор для реакций окисления, включающий в себя по меньшей мере один компонент, активный в катализе реакций окисления, а также носитель для этого компонента, причем катализатор отличается тем, что носитель создан на основе содержащего уран соединения, в особенности оксида урана.

Предпочтителен катализатор, в котором носитель содержит оксид урана. Предпочтительны такие оксиды урана, как, например, UO₃, UO₂, UO, либо получаемые из смесей этих веществ фазы без правильного стехиометрического соотношения, как, например, U₃O₅, U₂O₅, U₃O₇, U₃O₈, U₄O₉ и U₁₃O₃₄. Особо предпочтительны оксиды урана или их смеси со стехиометрическим составом от UO_2,1 до UO_2,9.

В качестве материалов-носителей, сочетающихся с оксидом урана, можно применять, например, диоксид кремния, диоксид титана в форме рутила или атаназа, диоксид циркония, оксид алюминия или их смеси, предпочтительно, диоксид титана, диоксид циркония, оксид алюминия или их смеси, особо предпочтительно γ- или δ-оксид алюминия или их смеси.

В предпочтительном варианте усовершенствования настоящего изобретения катализатор состоит только из носителя, включающего в себя оксид урана.

Таким образом, в предпочтительном варианте усовершенствования по меньшей мере один компонент, активный при катализе реакций окисления, идентичен по меньшей мере одному компоненту носителя и представляет собой оксид урана или смесь оксидов урана.

Это особенно выгодно, поскольку таким образом можно обойтись без дополнительного применения дорогих благородных металлов или полуметаллов в качестве прочих активных компонентов катализатора.

В этом варианте усовершенствования в качестве катализатора применяют носитель, который содержит оксиды урана или их смеси со стехиометрическим составом от UO_2,1 до UO_2,9. Эти стехиометрические показатели обеспечивают особо высокую активность и стабильность.

Оксиды урана можно также сочетать с только что описанными другими материалами-носителями.

Эти предпочтительные катализаторные системы в форме носителей, включающих в качестве катализаторов оксид урана или смеси оксидов урана, особо целесообразны, поскольку они, что неожиданно, демонстрируют чрезвычайно высокую активность и стабильность в реакциях окисления.

Равным же образом предпочтительно, чтобы катализатор состоял только из носителя, включающего в себя оксид урана и подвергающегося предварительной обработке.

Предварительная обработка обычно представляет собой обработку в условиях, в которых предполагается применять катализатор. Поскольку катализаторы, описание которых изложено в настоящем тексте, предпочтительно применяют в окислении HCl кислородом, предпочтительна предварительная обработка стехиометрической смесью кислорода и HCl. Особо предпочтительна предварительная обработка стехиометрической смесью HCl и кислорода при температуре, составляющей по меньшей мере 400°С, предпочтительно, по меньшей мере 500°С. Длительность предварительной обработки обычно составляет по меньшей мере 10 часов, предпочтительно, по меньшей мере 50 часов, особо предпочтительно по меньшей мере 100 часов.

Предварительную обработку можно проводить с большой продолжительностью при произвольных температурах. Было показано, что продолжительная предварительная обработка при высоких температурах лучше, чем кратковременная и "прохладная". Допустимы также более кратковременные и "прохладные" варианты предварительной обработки. Необходимо взвешивать, в какой мере дополнительные трудозатраты на предварительную обработку, приводящие к повышению активности, компенсируются этим повышением активности. Поэтому приведенные только что температурные диапазоны и интервалы следует рассматривать как целесообразные рекомендации, а не как технические ограничения.

Как уже изложено выше, неожиданно было обнаружено, что активность носителей/катализаторов настоящего изобретения, а в особенности катализаторов предпочтительного усовершенствования, в котором катализатор состоит только из носителя, включающего в себя оксид урана, возрастает при нагрузке высокой температурой в условиях процесса, представляющей собой предварительную обработку. Все известные катализаторы ведут себя в этом отношении противоположным образом.

Если, помимо носителя, включающего в себя оксид урана, применяют еще и другой компонент, обладающий каталитической активностью, то предпочтителен катализатор, при изготовлении которого каталитически активный компонент в форме водного раствора или суспензии помещают на носитель, а затем удаляют растворитель.

Особо предпочтителен катализатор, который отличается тем, что другой компонент, обладающий каталитической активностью, в виде водного раствора или суспензии галогенидов, оксидов, гидроксидов или оксигалогенидов рутения наносят в каждом случае в отдельности или в произвольной смеси на носитель, а затем удаляют растворитель.

В качестве других компонентов, обладающих каталитической активностью, можно применять все компоненты, которые катализируют окисление хлорводорода. Можно использовать, например, следующие элементы или их соединения: рутений, осмий, родий, иридий, палладий, платину, медь, серебро, золото, рений, висмут, кобальт, железо, хром или их смеси. В предпочтительном варианте исполнения применяют рутений и его соединения. В крайне предпочтительном варианте исполнения, не налагающем ограничений, используют рутений в форме оксида, или как хлорид, или как оксихлорид.

Еще в одной форме исполнения способа согласно изобретению другой компонент, обладающий каталитической активностью, можно помещать на носитель в иной, нежели оксидной, форме, а в процессе реакции переводить в окисленную форму.

Обычно загрузка каталитически активным компонентом находится в пределах от 0,1 до 80 вес.%, предпочтительно в пределах от 1 до 60 вес.%, особо предпочтительно в пределах от 1 до 50 вес.%, относительно общей массы, составленной катализатором и носителем.

Другой каталитически активный компонент можно наносить различными способами. Можно, например (причем примеры не налагают ограничений), использовать процессы пропитки носителя во влажном или мокром состоянии пригодными исходными соединениями, находящимися в растворе или же представленными в жидкой или коллоидной форме, способы осаждения и совместного осаждения, а также ионообмен и покрытие в газовой фазе (CVD, PVD). Предпочтительно сочетание пропитки и последующего осаждения с восстанавливающими (предпочтительно, водородом, гидридами или соединениями гидразина) или щелочными веществами (предпочтительно NaOH, КОН или аммиаком).

В качестве промоторов можно применять металлы, обладающие щелочной реакцией (например, щелочные, щелочноземельные и редкоземельные металлы), предпочтительны щелочные металлы, в особенности Na и Cs, и щелочноземельные металлы, особо предпочтительны щелочноземельные металлы, в особенности Sr и Ba, а также редкоземельный металл Ce.

Промоторы, возможно, присутствующие в дополнение к другому активному компоненту, можно (причем это не налагает ограничений) наносить на катализатор методами припитки и химического осаждения паров (CVD), предпочтительна пропитка, особо предпочтительна после нанесения другого каталитически активного компонента.

Чтобы стабилизировать дисперсию другого компонента, обладающего каталитической активностью, можно (причем это не налагает ограничений) применять различные стабилизаторы дисперсий, как, например, соединения скандия, оксиды марганца и оксиды лантана. Предпочтительно наносить стабилизаторы вместе с каталитически активным компонентом путем пропитки и/или осаждения.

Сушить катализаторы можно при нормальном или предпочтительно при пониженном давлении в атмосфере азота, аргона или воздуха, при температуре от 40 до 200°С. Предпочтительно, чтобы продолжительность сушки составляла от 10 минут до 24 часов.

Катализаторы можно применять без кальцинации или в кальцинированном состоянии. Кальцинацию можно осуществлять в восстанавливающей, окисляющей или инертной фазе, предпочтительна кальцинация в потоке воздуха или азота.

Эту кальцинацию можно применять к катализатору согласно изобретению, включающему в себя каталитически активный компонент на носителе, основанном на содержащем уран соединении, в частности на оксиде урана, но также и к катализатору в соответствии с предпочтительным усовершенствованием, в котором по меньшей мере один компонент, активный в катализе реакций окисления, одновременно представляет собой носитель.

В случае катализатора, соответствующего предпочтительному усовершенствованию изобретения, в форме носителя, включающего в себя оксид урана или смеси оксидов урана в качестве катализатора, кальцинацию осуществляют в присутствии кислорода или в его отсутствие при температурах в пределах от 500 до 1200°С, предпочтительно в пределах от 700 до 1000°С.

В случае катализатора, включающего носитель и еще один каталитически активный компонент, кальцинацию осуществляют в присутствии окисляющих газов при температурах в пределах от 150 до 500°С, предпочтительно в пределах от 150°С до 300°С.

Новые катализаторы, как описано выше, предпочтительно находят применение в каталитическом процессе, известном как процесс Дикона. При этом происходит окисление хлорводорода кислородом до хлора по экзотермической равновесной реакции, причем образуется водяной пар. Температура реакции обычно находится в пределах от 150 до 450°С, давление реакции обычно составляет от 1 до 25 бар. Поскольку речь идет о равновесной реакции, целесообразно работать при самых низких возможных температурах, при которых катализатор еще обладает достаточной активностью. Кроме того, целесообразно добавлять кислород в стехиометрическом избытке по отношению к хлорводороду. Обычно кислород применяют, например, в двух-, четырехкратном избытке. Поскольку опасаться потери селективности не следует, может быть экономически целесообразно работать при относительно высоком давлении и, соответственно, с более длительным временем пребывания, чем при нормальном давлении.

Предпочтительные катализаторы, пригодные для процесса Дикона, содержат оксид рутения, хлорид рутения или другие соединения рутения. Пригодные катализаторы можно получать, например, путем нанесения хлорида рутения на носитель с последующей сушкой или сушкой и кальцинацией. В дополнение к соединению рутения или вместо него надлежащие катализаторы могут включать в себя и соединения других металлов, например золота, палладия, платины, осмия, иридия, серебра, меди, хрома, урана или рения. Кроме того, пригодные катализаторы могут включать оксид хрома (III).

Каталитическое окисление хлорводорода можно осуществлять в адиабатическом или предпочтительно в изотермическом или приблизительно изотермическом режиме прерывистым, однако более предпочтительно, непрерывным способом, работая в псевдоожиженном или твердом слое, предпочтительно в твердом слое, особо предпочтительно в реакторах в виде пучка труб на гетерогенных катализаторах, при температуре реактора от 180 до 450°С, предпочтительно от 200 до 400°С, особо предпочтительно от 220 до 350°С и под давлением от 1 до 25 бар (от 1000 до 25000 гПа), предпочтительно от 1,2 до 20 бар, особо предпочтительно от 1,5 до 17 бар, а в особенности от 2,0 до 15 бар.

Обычные реакторы, в которых проводят каталитическое окисление хлорводорода, представляют собой реакторы с твердым или вихревым слоем. Предпочтительно также многоступенчатое окисление хлорводорода.

При адиабатическом, изотермическом или приблизительно изотермическом способе работы можно также применять несколько подключенных друг за другом реакторов с промежуточным охлаждением, от 2 до 10, предпочтительно от 2 до 6, особо предпочтительно от 2 до 5, а в особенности от 2 до 3. Добавлять хлорводород можно либо сразу полностью вместе с кислородом до первого реактора либо же распределять его по различным реакторам. Эти последовательно подключенные отдельные реакторы можно также объединить в одном аппарате.

Еще одна предпочтительная форма исполнения устройства, пригодного для реализации способа, состоит в том, что применяют структурированную засыпку катализатора, при которой активность катализатора нарастает в направлении потока. Такое структурирование катализаторной засыпки можно осуществлять путем различного уровня пропитывания носителей активной массой или же путем различного разбавления катализатора инертным материалом. В качестве инертного материала можно применять, например, кольца, цилиндры или шарики из диоксида титана, диоксида циркония или их смесей, оксида алюминия, стеатита, керамики, стекал, графита или нержавеющей стали. Если предпочтительно применение формованных катализаторных изделий, инертный материал предпочтительно должен иметь сходные размеры.

В качестве катализаторных формованных изделий, где используют оксид урана, можно применять формованные изделия любой формы, предпочтительны таблетки, кольца, цилиндры, звездочки, колеса или шарики, особо предпочтительными формами являются шарики, кольца, цилиндры или звездчатые полоски.

Придавать катализатору форму можно после или предпочтительно до пропитывания материала-носителя.

При однократном прохождении уровень превращения хлорводорода предпочтительно ограничить показателем от 15 до 90%, предпочтительно от 40 до 85%, особо предпочтительно от 50 до 70%. Не прошедший превращения хлорводород после отделения можно частично или полностью вернуть в процесс каталитического окисления хлорводорода. Предпочтительно, чтобы на входе в реактор объемное соотношение хлорводорода и кислорода находилось между 1:1 и 20:1, более предпочтительно между 2:1 и 8:1, особо предпочтительно между 2:1 и 5:1.

Теплоту реакции, выделяющуюся при каталитическом окислении хлорводорода, целесообразно использовать для производства водяного пара высокого давления. Этот пар можно применять для приведения в действие реактора фосгенирования или дистилляционных колонн, в частности дистилляционных колонн изоцианата.

Катализатор для окисления хлорводорода согласно изобретению отличается высокой активностью в окислении хлорводорода при низкой температуре. Не основываясь на теории, полагают, что оксид урана может оказывать положительное влияние на каталитический цикл благодаря своей способности предоставлять атом кислорода из кристаллической решетки.

Примеры Пример 1: Носитель из оксида урана (VI) с рутением

В лабораторном стакане получили суспензию из 1 г оксида урана (VI) (фирма Strem Chemicals), прошедшего предварительную кальцинацию при 500°С в течение 4 часов, в растворе 0,053 г хлорид-гидрата рутения (III) в 2,8 мл воды и перемешивали при комнатной температуре в течение 60 минут. Затем воздействием потока воздуха при 60°С в течение 4 часов удалили воду. Кальцинацию проводили в течение 16 часов в потоке воздуха при температуре 250°С, благодаря чему получили рутениевый катализатор с теоретически рассчитанным содержанием рутения в 2 вес.% на носителе из оксида урана (VI).

Пример 2: Носитель из оксида урана (IV) с рутением

Аналогично примеру 1 изготовили рутениевый катализатор с содержанием рутения в 2 вес.% на носителе из оксида урана (IV) с той единственной разницей, что применяли оксид урана (IV) (фирма Strem Chemicals), прошедший предварительную кальцинацию при 500°С в течение 4 часов.

Пример 3: Носитель из U₃O₈ с рутением

Аналогично примеру 1 изготовили рутениевый катализатор с содержанием рутения в 2 вес.% на носителе из оксида урана (V/VI) с той единственной разницей, что применяли оксид урана (V/VI) (фирма Strem Chemicals), прошедший предварительную кальцинацию при 500°С в течение 4 часов.

Пример 4: Носитель из оксида урана с рутением

1 г уранилацетата-дигидрата (фирма Fluka) подвергли кальцинации в течение 2 часов при 300°С и 4 часа при 800°С. На 0,3 г этого оксидного уранового носителя аналогично примеру 1 нанесли гидрат RuCl₃, так что содержание рутения составляло 2 вес.%.

Пример 5: Носитель из чистого оксида урана (IV)

2 г порошкообразного оксида урана (IV) (фирма Strem Chemicals) на протяжении ночи сушили в сушильном шкафу при 150°С и атмосферном давлении, а затем подвергли кальцинации на воздухе при 500°С.

Пример 6: Носитель из чистого оксида урана (VI)

2 г порошкообразного оксида урана (VI) (фирма Strem Chemicals) на протяжении ночи сушили в сушильном шкафу при 150°С и атмосферном давлении, а затем подвергли кальцинации на воздухе при 500°С.

Пример 7: Носитель из смешанного оксида урана (V/VI)

2 г порошкообразного оксида урана (V/VI) (фирма Strem Chemicals) на протяжении ночи сушили в сушильном шкафу при 150°С и атмосферном давлении, а затем подвергли кальцинации на воздухе при 500°С.

Пример 8: Носитель из смешанного оксида урана (V/VI) с предварительной обработкой

Полученный в примере 7 катализатор подвергли предварительной обработке в течение 100 часов при температуре 540°С в потоке 80 мл/мин HCl и 80 мл/мин O₂. Получили предварительно обработанный катализатор согласно примеру 8.

Пример 9: Изготовление носителя из урана и оксида алюминия

В лабораторном стакане провели пропитку 2 г формованных изделий гамма-Al₂O₃ (диаметр ок. 1,5 мм, удельная поверхность BET 260 м²/г, фирма Saint-Gobain), 10 вес.%-ным водным раствором уранилацетата дигидрата (фирма Riedel-de-Haen) путем опрыскивания. После воздействия в течение 1 часа воду отделили в потоке воздуха при 80°С в течение 2 часов. Процедуру повторяли, пока расчетное содержание урана на формованных изделиях не составило 12 вес.%.

Затем формованные изделия кальцинировали в потоке воздуха в течение четырех часов при 800°С.

Пример 10: Изготовление и анализ носителя из урана и оксида алюминия

Аналогично примеру 9 провели пропитку ураном и кальцинацию 40 г формованных изделий из Al₂O₃ (фирма Saint-Gobain, удельная поверхность BET 200 м²/г).

Исследование методом рентгеноструктурного анализа (тэта/тэта рефлексионный дифрактометр SIEMENS D 5000) показало наличие гамма-Al₂O₃ и U₃O₈.

Примеры 11-14: Применение катализаторов из примеров 1-4 в окислении HCl при 300°С

0,2 г катализатора, полученного в соответствии с примерами 1-4, размололи и в виде смеси с 1 г кварцевого песка (100-200 мкм) поместили в кварцевую реакционную трубку (диаметр ок. 10 мм).

Кварцевую реакционную трубку нагрели до 300°С, а затем продолжали эксплуатацию при этой температуре.

Через кварцевую реакционную трубку направили газовую смесь, состоящую из 80 мл/мин HCl и 80 мл/мин кислорода. Через 30 минут газовый поток продукта в течение 10 минут пропускали через раствор йодида калия концентрацией 16 вес.%, а полученный таким образом йод титровали раствором тиосульфата концентрацией 0,1 н., чтобы определить количество введенного хлора.

Получили значения производительности катализаторов при 300°С, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 Показатели производительности катализаторов из примеров 1-4 согласно примерам 11-14 Пример Катализатор согласно примеру Производительность при 300°С [кг_Cl2/кг_кат*ч] 11 1 0,12 12 2 0,15 13 3 0,14 14 4 0,23

Примеры 15-19: Применение катализаторов из примеров 5-9 в окислении HCl при 540°С

Провели опыты, аналогичные опытам из примеров 11-14, с катализаторами согласно примерам 5-9, причем на этот раз кварцевую реакционную трубку разогрели до 540°С, а затем продолжали работу при этой температуре.

Получили значения производительности катализаторов при 540°С, приведенные в таблице 2.

Примеры 20-24: Применение катализаторов из примеров 5-9 в окислении HCl при 600°С

Провели опыты, аналогичные опытам из примеров 11-14, с катализаторами согласно примерам 5-9, причем на этот раз кварцевую реакционную трубку разогрели до 600°С, а затем продолжали работу при этой температуре.

Получили значения производительности катализаторов при 600°С, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 Показатели производительности катализаторов из примеров 5-9 согласно примерам 15-24 Примеры Катализатор согласно примеру Производительность при 540°С [кг_Cl2/кг_кат*ч] Производительность при 600°С [кг_Cl2/кг_кат*ч] 15, 20 5 5,26 8,33 16, 21 6 2,39 5,59 17, 22 7 4,04 5,92 18, 23 8 5,92 10,54 19, 24 9 5,93 9,53

Настоящее изобретение касается катализатора для реакции окисления хлорводорода в газовой фазе для получения хлора. Описан катализатор для окисления хлорводорода, содержащий оксид урана в качестве каталитически активного компонента и носитель, причем сам носитель является каталитически активным компонентом и катализатор прошел предварительную обработку стехиометрической смесью HCL и кислорода при температуре, составляющей, по меньшей мере, 400°С в течение, по меньшей мере, 10 часов. Описаны применение вышеуказанного катализатора в каталитическом окислении хлорводорода кислородом в газовой фазе и способ получения хлора с использованием катализатора. Технический эффект - катализатор отличается высокой стабильностью и активностью. 3 н. и 3 зав. п. ф-лы, 2 табл., 24 пр.

1. Катализатор для окисления хлороводорода, содержащий оксид урана в качестве каталитически активного компонента и носитель, отличающийся тем, что сам носитель является каталитически активным компонентом, причем катализатор прошел предварительную обработку стехиометрической смесью НСl и кислорода при температуре, составляющей, по меньшей мере, 400°С в течение, по меньшей мере, 10 ч.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что оксид урана выбран из группы, включающей UO₃, UO₂, UO и получаемые из смесей этих веществ фазы нестехиометрического соотношения, как, например, U₃O₅, U₂O₅, U₃O₇, U₃O₈, U₄O₉, U₁₃O₃₄.

3. Катализатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что оксид урана или его смесь имеют стехиометрический состав от UO_2,1 до UO_2,9.

4. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что носитель дополнительно включает диоксид кремния, диоксид титана в форме рутила или анатаза, диоксид циркония, оксид алюминия или их смеси.

5. Применение катализатора по одному из пп.1-4 в каталитическом окислении хлороводорода кислородом в газовой фазе.

6. Способ получения хлора, включающий каталитическое окисление хлороводорода кислородом в газовой фазе, отличающийся тем, что используют катализатор по одному из пп.1-4.