JP5388974B2 - Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production - Google Patents
Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production Download PDFInfo
- Publication number
- JP5388974B2 JP5388974B2 JP2010209712A JP2010209712A JP5388974B2 JP 5388974 B2 JP5388974 B2 JP 5388974B2 JP 2010209712 A JP2010209712 A JP 2010209712A JP 2010209712 A JP2010209712 A JP 2010209712A JP 5388974 B2 JP5388974 B2 JP 5388974B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- chlorine
- copper
- producing
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 433
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 142
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims description 142
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 title claims description 142
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 94
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 61
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims description 57
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 134
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 134
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 134
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 83
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 83
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 73
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 68
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 67
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 58
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims description 41
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims description 41
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 39
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 35
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 17
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 13
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 claims description 11
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 68
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 42
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 41
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 31
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 28
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 26
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 26
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 22
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 21
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 20
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 16
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 15
- -1 composed of chromium Chemical compound 0.000 description 15
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 12
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- TXVNDKHBDRURNU-UHFFFAOYSA-K trichlorosamarium;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Sm+3] TXVNDKHBDRURNU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 6
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 6
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007138 Deacon process reaction Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LOXWVAXWPZWIOO-UHFFFAOYSA-N 7-bromo-1-chloronaphthalene Chemical compound C1=C(Br)C=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 LOXWVAXWPZWIOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- KQILANSJOFENJT-UHFFFAOYSA-L [I-].[K+].[Cl+].[I-] Chemical compound [I-].[K+].[Cl+].[I-] KQILANSJOFENJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AWDWVTKHJOZOBQ-UHFFFAOYSA-K europium(3+);trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Eu+3] AWDWVTKHJOZOBQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002601 lanthanoid compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- RQHUQJCIAFYPAI-UHFFFAOYSA-K praseodymium(3+);trichloride;heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Pr+3] RQHUQJCIAFYPAI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000010887 waste solvent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
本発明は、流動層反応器を用いて、塩化水素を酸素により酸化し、塩素を製造する場合において、経時的に活性が低下した劣化触媒を再生して、再生触媒を製造する方法および劣化触媒を再生する方法、また、触媒を再生させながら、効率よく、経済的に、長期にわたって塩素を製造する方法、さらに、流動層反応器内における触媒の流動安定性および反応活性を長期にわたり維持する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a regenerated catalyst by regenerating a deteriorated catalyst whose activity has decreased with time in the production of chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen using a fluidized bed reactor, and the deteriorated catalyst. , A method for producing chlorine efficiently and economically while regenerating the catalyst, and a method for maintaining the flow stability and reaction activity of the catalyst in the fluidized bed reactor for a long time About.
塩素は塩化ビニル、ホスゲン等の原料として有用である。塩素を工業的に製造する方法としては、塩化水素の触媒的酸化等が広く知られている。
塩化水素の触媒的酸化による製造は、塩化ビニルモノマーやイソシアネート類を製造する際に副生する塩化水素の回収法の1つとして考案された。副生する塩化水素を原料とする為、環境負荷の観点から非常に有効なプロセスである。
Chlorine is useful as a raw material for vinyl chloride, phosgene and the like. As a method for industrially producing chlorine, catalytic oxidation of hydrogen chloride is widely known.
Production by catalytic oxidation of hydrogen chloride was devised as one of the methods for recovering hydrogen chloride by-produced when producing vinyl chloride monomers and isocyanates. Since hydrogen chloride produced as a byproduct is used as a raw material, it is a very effective process from the viewpoint of environmental impact.
塩化水素の触媒的酸化による、塩化水素からの塩素の製造においては、電気分解法、気相接触酸化法、非接触酸化法の3種がある。中でも、気相接触酸化法はDeaconプロセスとも呼ばれ、塩化水素と酸素から、塩素を得る方法として1860年代に提案された。この反応は発熱を伴う平衡反応であり、反応温度が低いほど反応が優位に進行する。この反応に用いられる触媒としては、例えば、銅を主成分とする触媒、クロムを主成分とする触媒等が知られている。 There are three types of production of chlorine from hydrogen chloride by catalytic oxidation of hydrogen chloride: electrolysis, gas phase catalytic oxidation, and non-contact oxidation. Among them, the gas phase catalytic oxidation method is also called a Deacon process, and was proposed in the 1860s as a method for obtaining chlorine from hydrogen chloride and oxygen. This reaction is an equilibrium reaction with exotherm, and the reaction proceeds more preferentially as the reaction temperature is lower. As the catalyst used in this reaction, for example, a catalyst mainly composed of copper, a catalyst mainly composed of chromium, and the like are known.
銅を主成分とする触媒としては、例えば、比表面積200m2/g以上および平均細孔直径60Å以上のシリカゲル担体に塩化銅、アルカリ金属塩化物、塩化ジジミウム等のランタノイド類を担持した触媒(特許文献1)、比表面積が410m2/g、細孔容積が0.72ml/gのシリカゲルに銅、カリウム、ジジミウムを含浸し調製した触媒(特許文献2)などが知られている。これらの触媒は安価な成分で構成されているが、反応活性が低く、充分な活性を得る為には高温を要する。Deaconプロセスは発熱を伴う平衡反応である為、高温ほど、塩化水素の平衡転化率が低くなってしまうという問題点がある。また、ジジミウムは、様々な希土類元素を含む混合物であるが、混合物であるが故に、その採掘場所や時期によって、組成が一定ではなく、ジジミウムを用いた触媒では活性が一定ではなく、安定した使用には不利である。 As a catalyst having copper as a main component, for example, a catalyst in which a lanthanoid such as copper chloride, alkali metal chloride or dymium chloride is supported on a silica gel carrier having a specific surface area of 200 m 2 / g or more and an average pore diameter of 60 mm or more (patent) Document 1), a catalyst prepared by impregnating copper, potassium and dymium into silica gel having a specific surface area of 410 m 2 / g and a pore volume of 0.72 ml / g (Patent Document 2) is known. These catalysts are composed of inexpensive components, but have low reaction activity and require high temperatures to obtain sufficient activity. Since the Deacon process is an equilibrium reaction with exotherm, there is a problem that the higher the temperature, the lower the equilibrium conversion rate of hydrogen chloride. In addition, dymium is a mixture containing various rare earth elements, but because it is a mixture, its composition is not constant depending on the mining place and timing, and the activity using the catalyst using dymium is not constant and stable use. Is disadvantageous.
クロムを主成分とする触媒としては、例えば、酸化珪素にクロミアを担持した触媒等が知られている(特許文献3、4)。この触媒も反応活性が低いため、高温下における反応となり、銅を主成分とする触媒と同様に、充分な平衡転化率を得難いという問題点がある。同時に、安全衛生上、問題があるクロムを主成分としており、環境負荷の観点からも問題が大きいと言える。
As a catalyst mainly composed of chromium, for example, a catalyst in which chromia is supported on silicon oxide is known (
流動層プロセスは、固体粒子を流体により浮遊化させて反応、熱処理などの操作を行うプロセスであり、19世紀後半から広く知られるようになった。塩化水素の触媒を用いた酸化反応においては、上記の問題を伴うもののクロムを主成分とした触媒を用いて行う流動層プロセスが実用化されている。流動層プロセスでは、反応時に固体粒子が良好な流動性を維持することが求められ、粒子物性、装置構造、操作条件に関して、さまざまな検討がなされる。また、固体粒子が良好な流動性を維持するためには、反応時に触媒形状が維持されることが必要であり、反応中に触媒が磨耗、破砕等により著しく形状が変化すると、触媒成分の飛散を招くこととなり、反応活性の低下の要因となる。 The fluidized bed process is a process in which solid particles are suspended by a fluid to perform operations such as reaction and heat treatment, and has been widely known since the latter half of the 19th century. In the oxidation reaction using a hydrogen chloride catalyst, a fluidized bed process using a catalyst containing chromium as a main component has been put into practical use, although it involves the above problems. In the fluidized bed process, solid particles are required to maintain good fluidity during the reaction, and various examinations are made regarding particle physical properties, apparatus structure, and operating conditions. Also, in order to maintain good fluidity of the solid particles, it is necessary to maintain the catalyst shape during the reaction. If the shape of the catalyst changes significantly due to wear, crushing, etc. during the reaction, the catalyst components are scattered. This causes a decrease in reaction activity.
しかしながら、各因子が流動性に与える影響については未知の領域が多い。そのため、従来、流動層プロセスに用いられる触媒を再利用することは難しく、活性が低下した触媒は廃棄処分となり、環境負荷の観点から大いに問題があった。また、製造される塩素のコスト高の原因にもなっていた。 However, there are many unknown areas regarding the influence of each factor on fluidity. Therefore, conventionally, it is difficult to reuse the catalyst used in the fluidized bed process, and the catalyst whose activity is lowered is disposed of as a waste, and there is a great problem from the viewpoint of environmental load. In addition, the cost of the produced chlorine was also a cause.
そこで、活性が低下した触媒を再生し、利用する方法が、提案されている(たとえば、特許文献5〜7)。
しかしながら、これらの再生方法は、クロムを主成分とする触媒を再生するための方法であり、銅を主成分とし、多孔質の粒子を担体とする触媒とは触媒そのものが異なるため、直ぐには適用できない。すなわち、クロムを主成分とする触媒は、主にクロムとシリカとの複合体であり、活性の劣化は、主として、クロム濃度の減少によって生じると推定される。一方、銅を主成分とし、多孔質の粒子を担体とする触媒の活性の劣化は、銅の濃度が減少すること、担体に担持された銅元素とアルカリ金属元素の比、及び銅元素とランタノイド元素の比が大きく変化すること、また、経時的に蓄積される不純物が被毒成分として働くこと等が考えられる。このように触媒の劣化のメカニズムが異なるため、これらの再生方法を直ぐには適用できない。さらに、特許文献6や7の方法では、触媒中の金属濃度は変化しない為、銅を主成分とし、多孔質の粒子を担体とする触媒に対しては、複数回に渡って触媒活性を回復できるかどうか不明であり、元の反応活性と高い触媒回収率を同時に実現できるとは言い難い。
Therefore, methods for regenerating and utilizing a catalyst having a reduced activity have been proposed (for example,
However, these regeneration methods are methods for regenerating a catalyst mainly composed of chromium, and are applied immediately because the catalyst itself is different from a catalyst composed mainly of copper and porous particles. Can not. That is, the catalyst mainly composed of chromium is mainly a composite of chromium and silica, and it is estimated that the deterioration of the activity is mainly caused by the decrease in the chromium concentration. On the other hand, the deterioration of the activity of a catalyst having copper as a main component and porous particles as a carrier is caused by a decrease in copper concentration, a ratio of copper element and alkali metal element supported on the carrier, and copper element and lanthanoid. It is conceivable that the ratio of elements changes greatly and that impurities accumulated over time work as poisoning components. Thus, since the deterioration mechanism of the catalyst is different, these regeneration methods cannot be applied immediately. Further, in the methods of
したがって、流動層プロセスにて、経時的に劣化する、銅を主成分とし、多孔質の粒子を担体とする触媒を、効率よく再生させ、また、このような再生技術を用いることで、効率よく、経済的に、長期にわたって安定して塩素を製造できる方法が望まれていた。 Therefore, in a fluidized bed process, a catalyst that has copper as a main component and porous particles as a carrier, which deteriorates with time, can be efficiently regenerated, and by using such a regeneration technology, it can be efficiently Therefore, there has been a demand for a method that can produce chlorine stably over a long period of time economically.
本発明は、流動層反応器を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造するにあたり、経時的に活性が低下した劣化触媒を効率よく、経済的に再生する方法および再生触媒を得る方法、また、劣化触媒を効率よく再生させながら、長期に渡って経済的に塩素を製造する方法を得ることを課題としている。また、触媒の優れた反応活性及び高い流動安定性を長期にわたって維持し、プラントの性能を長期に確保できる、触媒の活性維持方法の提供を課題としている。 The present invention provides a method and a regenerated catalyst for efficiently and economically regenerating a deteriorated catalyst whose activity has decreased over time in the production of chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen using a fluidized bed reactor. It is an object to obtain a method and a method for economically producing chlorine over a long period of time while efficiently regenerating the deteriorated catalyst. Another object of the present invention is to provide a catalyst activity maintaining method that can maintain the excellent reaction activity and high flow stability of the catalyst over a long period of time and ensure the performance of the plant for a long period of time.
本発明の塩素製造用再生触媒の製造方法は、流動層反応器を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する際に使用した劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させる処理工程を1回または2回以上含み、該劣化触媒は、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒であることを特徴とする。 The method for producing a regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention is a treatment step in which a deteriorated catalyst used in producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen is impregnated with a solution containing copper using a fluidized bed reactor. 1 or 2 or more, and the deterioration catalyst comprises (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C) a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen at 298K of 100 to 185 kcal / mol. The active ingredient is a catalyst supported on a porous particle carrier.
本発明の劣化触媒の再生方法は、劣化触媒に、銅を含む溶液を1回または2回以上含浸させる処理を行い、前記劣化触媒は、流動層反応器を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する際に使用した触媒であり、かつ(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒であることを特徴とする。 In the regeneration method of the deteriorated catalyst of the present invention, the deteriorated catalyst is impregnated with a solution containing copper once or twice, and the deteriorated catalyst oxidizes hydrogen chloride with oxygen using a fluidized bed reactor. And (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C) a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen at 298K of 100 to 185 kcal / mol. The active ingredient containing is a catalyst supported on a porous particle carrier.
本発明の塩素の製造方法は、流動層反応器内で、触媒を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する方法であり、かつ、前記流動層反応器中に含まれる全触媒の銅元素の含有量が、全触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、4.5重量%以下であり、前記流動層反応器の抜出口から、前記触媒の一部を抜き出し、抜き出した触媒に、少なくとも銅を含む溶液を1回または2回以上含浸させる処理を行い、得られた触媒を流動層反応器に装入する工程を含み、前記抜き出した触媒は、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒を含むことを特徴とする。 The method for producing chlorine of the present invention is a method for producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen using a catalyst in a fluidized bed reactor, and the total catalyst contained in the fluidized bed reactor. The copper element content is 0.3 wt% or more and 4.5 wt% or less per 100 wt% of the total catalyst, and a part of the catalyst is drawn out from the outlet of the fluidized bed reactor. And a step of impregnating the obtained catalyst with a solution containing at least one or more times, and charging the obtained catalyst into a fluidized bed reactor. The extracted catalyst comprises (A) elemental copper (B) an active component containing an alkali metal element and (C) a lanthanoid element whose bond dissociation energy with oxygen at 298 K satisfies 100 to 185 kcal / mol, contains a catalyst supported on a porous particle carrier With features That.
本発明の塩素製造用触媒の活性維持方法は、流動層反応器の抜出口から、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する際に使用する塩素製造用触媒の一部を抜き出し、抜き出した触媒に、少なくとも銅を含む溶液を1回または2回以上含浸させる処理を行い、得られた触媒を流動層反応器に装入する、触媒を再生させながら触媒の活性を維持する方法であり、前記流動層反応器中に含まれる全触媒の銅元素の含有量が、全触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、4.5重量%以下であり、前記抜き出した触媒が、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒を含むことを特徴とする。 In the method for maintaining the activity of the catalyst for chlorine production according to the present invention, a part of the catalyst for chlorine production used when producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen is extracted from the outlet of the fluidized bed reactor. A method of impregnating a catalyst at least once or twice with a solution containing copper and charging the obtained catalyst into a fluidized bed reactor, maintaining the activity of the catalyst while regenerating the catalyst, The content of copper element in the total catalyst contained in the fluidized bed reactor is 0.3 wt% or more and 4.5 wt% or less per 100 wt% of the total catalyst, and the extracted catalyst is (A An active component containing a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen in 100) to 185 kcal / mol supported on a porous particle carrier. Characterized in that it comprises a.
前記銅を含む溶液が、銅、アルカリ金属および298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイドを含むことが好ましい。
得られた再生触媒は、その銅含有量が、前記劣化触媒の銅含有量よりも多いことが好ましく、0.1重量%以上多いことがより好ましい。
It is preferable that the solution containing copper contains a lanthanoid satisfying a bond dissociation energy with copper, an alkali metal, and oxygen at 298K of 100 to 185 kcal / mol.
The obtained regenerated catalyst preferably has a copper content higher than that of the deteriorated catalyst, more preferably 0.1% by weight or more.
また、得られた再生触媒の平均真球度が、0.80以上であることが好ましい。
前記銅を含む溶液を含浸させる処理の前に、前記劣化触媒中に含まれる活性成分および被毒成分を、水および/または酸性溶液により溶解除去する処理を含むことが好ましい。
Moreover, it is preferable that the average sphericity of the obtained regenerated catalyst is 0.80 or more.
It is preferable to include a treatment of dissolving and removing the active component and poisoning component contained in the deteriorated catalyst with water and / or an acidic solution before the treatment of impregnating the solution containing copper.
前記溶解除去する処理の後に、乾燥および/または焼成することが好ましい。
前記銅を含む溶液を含浸させる処理の後に、乾燥および/または焼成することが好ましい。
It is preferable to dry and / or bake after the dissolution and removal treatment.
It is preferable to dry and / or bake after the treatment of impregnating the solution containing copper.
本発明によれば、流動層反応器内で、触媒を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を生成する反応において、性能が低下した劣化触媒を効率よく、経済的に、高い回収率で再生することができ、触媒の初期の性能を回復することが可能となる。 According to the present invention, in a reaction in which hydrogen chloride is oxidized with oxygen by using a catalyst in a fluidized bed reactor to produce chlorine, a deteriorated catalyst with reduced performance is efficiently and economically high. The initial performance of the catalyst can be restored.
また、劣化触媒を効率よく再生させ、再利用することで、流動層反応器内の触媒は、優れた高い反応活性および固着を生じず高い流動性を長期にわたって維持できるため、プラントの性能を長期に確保できる。そのため、長期に渡って高い塩素収率を得ることができ、塩素を安定的に、経済的に提供することができる。 In addition, by efficiently regenerating and reusing the deteriorated catalyst, the catalyst in the fluidized bed reactor can maintain high fluidity for a long time without causing excellent high reaction activity and sticking. Can be secured. Therefore, a high chlorine yield can be obtained over a long period of time, and chlorine can be provided stably and economically.
さらに、本発明によれば、劣化した触媒を効率よく再利用できるため、環境への負荷を最小限にすることが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, the deteriorated catalyst can be reused efficiently, so that the burden on the environment can be minimized.
以下、本発明について具体的に説明する。
<塩素製造用再生触媒の製造方法、劣化触媒の再生方法、塩素の製造方法および触媒の活性維持方法>
(劣化触媒)
本発明における劣化触媒は、流動層反応器内で、塩化水素を酸素により酸化して塩素を生成する際に使用した触媒であり、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒である。担体は、多孔質の粒子であり、活性成分を分散、担持でき、かつ、塩酸、塩素に対して分解しない耐腐食性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、たとえば、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ガラスなどが挙げられる。なかでも、本発明においては、担体が、シリカ、アルミナであることが好ましく、特に、効率的に銅を含む溶液を含浸させる処理を行える点で、シリカが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
<Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining catalyst activity>
(Deteriorated catalyst)
The deterioration catalyst in the present invention is a catalyst used when hydrogen chloride is oxidized with oxygen in a fluidized bed reactor to produce chlorine, and (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C ) A catalyst in which an active component containing a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen at 298 K of 100 to 185 kcal / mol is supported on a porous particle carrier. The carrier is not particularly limited as long as it is a porous particle, can disperse and carry the active ingredient, and has corrosion resistance that does not decompose against hydrochloric acid and chlorine. , Silica alumina, alumina, titania, zirconia, glass and the like. Among them, in the present invention, the support is preferably silica or alumina, and silica is particularly preferable in that a treatment for efficiently impregnating a solution containing copper can be performed.
流動層反応器内において、触媒は、反応過程で、活性成分の減少、活性成分の変質、破砕等による触媒の物理的な崩壊、被毒成分の蓄積等により、反応初期に有する反応活性が低下し、触媒の流動安定性が悪化する。本発明では、このような経時的に劣化した触媒を、初期の触媒活性を示す再生触媒に、高い回収率で再生することが可能となり、経済的な効果は非常に大きいと言える。なお、劣化触媒の形状は、特に限定されないが、効率的に再生触媒を回収できる点で、球状が好ましい。 In the fluidized bed reactor, the reaction activity of the catalyst in the initial stage of the reaction is reduced due to the decrease in the active component, alteration of the active component, physical destruction of the catalyst due to crushing, accumulation of poisonous components, etc. In addition, the flow stability of the catalyst deteriorates. In the present invention, such a catalyst deteriorated with time can be regenerated to a regenerated catalyst exhibiting initial catalytic activity at a high recovery rate, and it can be said that the economic effect is very large. The shape of the deteriorated catalyst is not particularly limited, but a spherical shape is preferable in that the regenerated catalyst can be efficiently recovered.
また、劣化触媒は、塩素収率によって限定されないが、初期の塩素収率に対して、劣化触媒の塩素収率が10%以上減少していれば、顕著に劣化していると考えられる。なお、塩素収率は、実施例に記載の方法で求めることができる。 Further, the deterioration catalyst is not limited by the chlorine yield, but it is considered that the deterioration catalyst is significantly deteriorated if the chlorine yield of the deterioration catalyst is reduced by 10% or more with respect to the initial chlorine yield. In addition, a chlorine yield can be calculated | required by the method as described in an Example.
劣化触媒中に含まれる銅元素(A)は、原子価が1価、2価いずれの状態で含まれていてもよい。銅元素の含有量は、劣化の程度により異なり特に限定されないが、初期の劣化前の触媒における銅含有量と、触媒を使用する環境を考慮すると、劣化触媒100重量%あたり、0.01重量%以上、5.0重量%以下の範囲にあることが多い。また、劣化の度合いに基づいて、後述する銅を含む溶液を含浸させる処理の効率を考慮すると、銅元素の含有量が、劣化触媒100重量%あたり、0.05重量%以上、3.0重量%以下、好ましくは0.1重量%以上、1.0量%以下であると、活性向上の度合いがより大きく、再生効果がより顕著となる。 The copper element (A) contained in the deterioration catalyst may be contained in either a monovalent or bivalent state. The content of copper element varies depending on the degree of deterioration and is not particularly limited. However, considering the copper content in the catalyst before the initial deterioration and the environment in which the catalyst is used, 0.01% by weight per 100% by weight of the deteriorated catalyst. As described above, it is often in the range of 5.0% by weight or less. Further, considering the efficiency of the treatment of impregnating a solution containing copper, which will be described later, based on the degree of deterioration, the content of the copper element is 0.05% by weight or more and 3.0% by weight per 100% by weight of the deteriorated catalyst. % Or less, preferably 0.1% by weight or more and 1.0% by weight or less, the degree of activity improvement is greater and the regeneration effect becomes more prominent.
劣化触媒に含まれるアルカリ金属元素(B)としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムが挙げられる。これらのアルカリ金属元素(B)は、触媒中に単独で含まれても、2種以上組み合わせて含まれてもよい。このうち、残存した成分と後述する銅を含む溶液を含浸させる処理工程において処理された銅成分とで相互作用を発現しやすいという点から、劣化触媒に、ナトリウムおよび/またはカリウムが含まれていることが好ましく、カリウムがより好ましい。アルカリ金属元素(B)の含有量は、劣化の程度により異なり特に限定されないが、初期の劣化前の触媒におけるアルカリ金属元素の含有量と、触媒を使用する環境を考慮すると、劣化触媒100重量%あたり、0.01重量%以上、3.0重量%以下の範囲にあることが多い。また、劣化の度合いに基づいて、後述する銅を含む溶液を含浸させる処理の効率を考慮すると、アルカリ金属(B)の含有量が、劣化触媒100重量%あたり、0.05重量%以上、2.0重量%以下、好ましくは、0.1重量%以上、1.0量%以下であると、活性向上の度合いがより大きく、再生効果がより顕著となる。 Examples of the alkali metal element (B) contained in the deterioration catalyst include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium. These alkali metal elements (B) may be contained alone or in combination of two or more in the catalyst. Among these, the deterioration catalyst contains sodium and / or potassium from the viewpoint that the interaction between the remaining component and the copper component treated in the treatment step of impregnating the solution containing copper described later is likely to occur. Preferably, potassium is more preferable. The content of the alkali metal element (B) varies depending on the degree of deterioration and is not particularly limited. However, considering the content of the alkali metal element in the catalyst before the initial deterioration and the environment in which the catalyst is used, the deterioration catalyst is 100% by weight. In many cases, it is in the range of 0.01 wt% or more and 3.0 wt% or less. Further, considering the efficiency of the treatment of impregnating a solution containing copper, which will be described later, based on the degree of deterioration, the content of alkali metal (B) is 0.05% by weight or more per 100% by weight of the deterioration catalyst. When the content is 0.0% by weight or less, preferably 0.1% by weight or more and 1.0% by weight or less, the degree of activity improvement is greater and the regeneration effect becomes more remarkable.
劣化触媒に含まれるランタノイド元素(C)は、原子番号57〜71のいわゆるランタノイド元素のうち、298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molの範囲にあるランタノイド元素である。ここで、ランタノイドと酸素との298Kにおける結合解離エネルギーは、次の表1に示すとおりであり、劣化触媒に含まれるランタノイド元素(C)としては、具体的には、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびルテチウム(Lu)よりなる群から選ばれる1種以上のランタノイド元素が挙げられる。 The lanthanoid element (C) contained in the deterioration catalyst is a lanthanoid element having a bond dissociation energy with oxygen at 298 K in the range of 100 to 185 kcal / mol among so-called lanthanoid elements having atomic numbers 57 to 71. Here, the bond dissociation energy of lanthanoid and oxygen at 298K is as shown in the following Table 1. Specifically, as the lanthanoid element (C) contained in the deterioration catalyst, praseodymium (Pr), neodymium ( Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and lutetium ( And one or more lanthanoid elements selected from the group consisting of Lu).
本発明において、劣化触媒から再生された触媒が、ランタノイド元素の結合解離エネルギーが185kcal/molを超えると、酸素との結合が強くなりすぎ、また100kcal/mol未満であれば、酸素との親和性が低くなりすぎるため、反応活性(塩素収率)を十分に向上させることができない場合がある。そのため、ランタノイド元素の結合解離エネルギーが前記範囲内にある劣化触媒を再生させることが、より効率的に再生触媒を回収できるため、好ましい。なお、これらのランタノイド元素のうちでは、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウムが好ましく、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウムがより好ましい。これらのランタノイド元素は、単独で含まれていても、2種以上含まれていても構わない。 In the present invention, if the catalyst regenerated from the deteriorated catalyst has a bond dissociation energy of the lanthanoid element exceeding 185 kcal / mol, the bond with oxygen becomes too strong, and if it is less than 100 kcal / mol, the affinity with oxygen Is too low, the reaction activity (chlorine yield) may not be sufficiently improved. Therefore, it is preferable to regenerate the deteriorated catalyst having the bond dissociation energy of the lanthanoid element within the above range because the regenerated catalyst can be recovered more efficiently. Of these lanthanoid elements, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, and dysprosium are preferable, and praseodymium, neodymium, samarium, and europium are more preferable. These lanthanoid elements may be contained alone or in combination of two or more.
ランタノイド元素(C)の含有量は、劣化の程度により異なり特に限定されないが、初期の劣化前の触媒におけるアルカリ金属元素の含有量と、触媒を使用する環境を考慮すると、劣化触媒100重量%あたり、0.01重量%以上、5.0重量%以下の範囲にあることが多い。また、劣化の度合いに基づいて、後述する銅を含む溶液を含浸させる処理の効率を考慮すると、ランタノイド元素の含有量が、劣化触媒100重量%あたり、0.05重量%以上、3.0重量%以下、好ましくは0.1重量%以上、1.0量%以下であると、活性向上の度合いがより大きく、再生効果がより顕著となる。 The content of the lanthanoid element (C) varies depending on the degree of deterioration and is not particularly limited. However, considering the content of the alkali metal element in the catalyst before the initial deterioration and the environment in which the catalyst is used, , Often in the range of 0.01 wt% or more and 5.0 wt% or less. In consideration of the efficiency of the treatment for impregnating a solution containing copper, which will be described later, based on the degree of deterioration, the content of the lanthanoid element is 0.05% by weight or more and 3.0% by weight per 100% by weight of the deteriorated catalyst. % Or less, preferably 0.1% by weight or more and 1.0% by weight or less, the degree of activity improvement is greater and the regeneration effect becomes more prominent.
(劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させる処理工程)
本発明では、劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させる処理工程を1回または2回以上含む。前記の含浸処理により、劣化触媒中に残存する成分の影響を受けずに、効率よく、経済的に、塩化水素の酸化反応中に減少した活性成分を多孔質の粒子の担体に導入、補充することが可能となる。また本発明を用いれば、劣化触媒を、ほぼ100%の回収率で反応開始前の触媒と同等の性能を有する触媒に復元することが可能となり、廃棄する触媒を最小限とすることが可能となる。
(Process for impregnating the deterioration catalyst with a solution containing copper)
In the present invention, the deterioration catalyst includes a treatment step of impregnating a solution containing copper once or twice or more. By the above impregnation treatment, the active component reduced during the hydrogen chloride oxidation reaction is introduced and replenished efficiently and economically without being affected by the components remaining in the deteriorated catalyst. It becomes possible. In addition, if the present invention is used, it is possible to restore the deteriorated catalyst to a catalyst having the same performance as that of the catalyst before the start of the reaction with a recovery rate of almost 100%, and it is possible to minimize the number of discarded catalysts. Become.
含浸に際しては、劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させれば、本発明の目的を損なわない範囲において、その前後に、銅、アルカリ金属および298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molの範囲にあるランタノイドを含む溶液を含浸させても良いし、これらの活性成分をそれぞれ1種以上含む溶液を、別々に、含浸させても良い。また、劣化触媒に、複数の活性成分を含浸させても良い。また、溶液を含浸させる処理回数に特に制限はないが、5回以下が好ましく、3回以下がより好ましい。処理工程の効率性から、複数の金属を含浸させる場合には、同時に含浸させることが好ましく、活性成分の相互作用を効率よく発現させる為に、銅、アルカリ金属および298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molの範囲にあるランタノイドを含む溶液を含浸させることが好ましく、活性成分の相互作用を最大限とする為に、銅、カリウムと、プラセオジム、ネオジム、サマリウムおよびユウロピウムから選ばれるいずれか1種以上を含む溶液を含浸させることがより好ましい。 In the impregnation, if the deterioration catalyst is impregnated with a solution containing copper, the bond dissociation energy with copper, alkali metal, and oxygen at 298K is 100 to 185 kcal / s before and after the impregnation of the present invention. A solution containing a lanthanoid in the mol range may be impregnated, or a solution containing one or more of these active ingredients may be impregnated separately. Further, the deterioration catalyst may be impregnated with a plurality of active components. The number of treatments impregnated with the solution is not particularly limited, but is preferably 5 times or less, and more preferably 3 times or less. In view of the efficiency of the treatment process, when impregnating a plurality of metals, it is preferable to impregnate at the same time. In order to efficiently express the interaction of active ingredients, bond dissociation energy with copper, alkali metal and oxygen at 298K Is preferably impregnated with a solution containing a lanthanoid in the range of 100 to 185 kcal / mol, and in order to maximize the interaction of the active ingredients, any one selected from copper, potassium, praseodymium, neodymium, samarium and europium It is more preferable to impregnate a solution containing one or more kinds.
なお、銅、アルカリ金属、ランタノイドについては、前記劣化触媒を参照できる。
含浸させる処理方法は、特に限定されず、蒸発乾固法、噴霧法、吸着法、平衡吸着法、ポアフィリング法等が適用可能である。プロセス上の容易さから、蒸発乾固法あるいは噴霧法が好ましい。
In addition, about the copper, an alkali metal, and a lanthanoid, the said deterioration catalyst can be referred.
The treatment method to be impregnated is not particularly limited, and an evaporative drying method, a spray method, an adsorption method, an equilibrium adsorption method, a pore filling method, and the like are applicable. From the viewpoint of ease of process, the evaporation to dry method or the spray method is preferable.
含浸に際しては、何れの方法においても、活性成分を含む化合物あるいは溶液を、任意の溶媒に添加し、活性成分が完全に溶解、あるいは完全に混合させた、銅を含む溶液を調製することが必要となる。 When impregnating, in any method, it is necessary to add a compound or solution containing the active ingredient to an arbitrary solvent to prepare a solution containing copper in which the active ingredient is completely dissolved or thoroughly mixed. It becomes.
また、いずれの処理方法においても、含浸させる際の温度は、特に限定されないが、0℃以上、100℃未満が好ましく、10℃以上、50℃未満がより好ましい。含浸する際の温度が0℃未満であると、溶液中に溶解していた活性成分が、溶媒中に析出してしまうおそれがあり、溶液自体の凍結等を招く為、好ましくない。一方、100℃以上であると、溶液中の溶媒の蒸発を招くおそれがあり、好ましくない。 In any treatment method, the temperature at the time of impregnation is not particularly limited, but is preferably 0 ° C. or higher and lower than 100 ° C., more preferably 10 ° C. or higher and lower than 50 ° C. If the temperature at the time of impregnation is less than 0 ° C., the active ingredient dissolved in the solution may be precipitated in the solvent, which may cause freezing of the solution itself, which is not preferable. On the other hand, if it is 100 ° C. or higher, the solvent in the solution may be evaporated, which is not preferable.
銅を含む溶液を製造する際に使用する溶媒は、活性成分を含む化合物を溶解または分散できるものであれば特に限定されず、水、メタノール、エタノールなどのアルコール、蟻酸、酢酸などの有機酸、あるいはこれらの混合物などが挙げられるが、取り扱いの容易さから水が好ましい。活性成分を溶媒に溶解、分散するときの濃度は、活性成分の化合物が均一に溶解または分散できれば、特に制限されないが、濃度が低すぎると、使用する液量が増加してしまうおそれがあるため、活性成分の含有量は、活性成分および溶媒の合計100重量%当たり、好ましくは1〜50重量%、更に好ましくは2〜40重量%である。 The solvent used for producing the solution containing copper is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the compound containing the active ingredient, water, alcohol such as methanol and ethanol, organic acid such as formic acid and acetic acid, Alternatively, a mixture of these may be mentioned, but water is preferable because of easy handling. The concentration when the active ingredient is dissolved and dispersed in the solvent is not particularly limited as long as the compound of the active ingredient can be uniformly dissolved or dispersed, but if the concentration is too low, the amount of liquid used may increase. The content of the active ingredient is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 40% by weight per 100% by weight of the total of the active ingredient and the solvent.
また、銅は、特に限定されないが、溶媒100重量%あたり、0.4〜20重量%、好ましくは、0.8〜16重量%含まれると、銅を効率よく含浸できる点から、好ましい。
溶液中、銅元素とアルカリ金属元素との重量比が1:0.2〜1:4.0の範囲であり、かつ、銅元素とランタノイド元素との重量比が1:0.2〜1:6.0の範囲であることが好ましい。また、銅元素とアルカリ金属元素の重量比は、1:0.2〜1:2.0の範囲であり、銅元素とランタノイド元素との重量比が、1:0.2〜1:3.0であることがより好ましく、銅元素とアルカリ金属元素との重量比は、1:0.3〜1:1.5であり、銅元素とランタノイド元素との重量比が、1:0.3〜1:2.5であることがさらに好ましく、銅元素とアルカリ金属元素との重量比は、1:0.4〜1:1.0であり、銅元素とランタノイド元素との重量比が、1:0.4〜1:2.0であることが最も好ましい。銅を含む溶液として、上記範囲の活性成分を含む溶液を用いると、各元素が複合化しやすく、長寿命が得られ、塩素製造用再生触媒が活性に優れたものとなるため、好ましい。
Further, copper is not particularly limited, but it is preferably 0.4 to 20% by weight, preferably 0.8 to 16% by weight per 100% by weight of the solvent because copper can be efficiently impregnated.
In the solution, the weight ratio of the copper element to the alkali metal element is in the range of 1: 0.2 to 1: 4.0, and the weight ratio of the copper element to the lanthanoid element is 1: 0.2 to 1: A range of 6.0 is preferred. The weight ratio of copper element to alkali metal element is in the range of 1: 0.2 to 1: 2.0, and the weight ratio of copper element to lanthanoid element is 1: 0.2 to 1: 3. More preferably, the weight ratio of copper element to alkali metal element is 1: 0.3 to 1: 1.5, and the weight ratio of copper element to lanthanoid element is 1: 0.3. More preferably, the weight ratio of copper element to alkali metal element is 1: 0.4 to 1: 1.0, and the weight ratio of copper element to lanthanoid element is Most preferably, it is 1: 0.4 to 1: 2.0. It is preferable to use a solution containing an active ingredient in the above range as a solution containing copper because each element is easily complexed, a long life is obtained, and the regenerated catalyst for producing chlorine is excellent in activity.
活性成分として、溶液に溶解、混合させる銅化合物、アルカリ金属化合物およびランタノイド化合物は、本発明の目的を損なわない限り、どのような化合物、塩や錯塩でもよいが、それぞれ独立に、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、アルコキシドまたは錯塩であることが好ましい。中でも、塩化物、硝酸塩または酢酸塩であることが複合塩を形成しやすいという点で好ましい。 As the active ingredient, the copper compound, alkali metal compound and lanthanoid compound to be dissolved and mixed in the solution may be any compound, salt or complex salt as long as the object of the present invention is not impaired. , Sulfates, acetates, carbonates, oxalates, alkoxides or complex salts. Among these, chloride, nitrate, or acetate is preferable because it can easily form a complex salt.
なお、溶液には、本発明の目的を損なわない範囲において、活性成分および担体以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、ルテニウム、パラジウム、イリジウム、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、アルカリ土類金属元素、ランタン、セリウム、イッテルビウム、スカンジウム、イットリウムなどのその他の希土類元素などが挙げられる。 The solution may contain other components other than the active ingredient and the carrier as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of other components include ruthenium, palladium, iridium, vanadium, niobium, aluminum, alkaline earth metal elements, other rare earth elements such as lanthanum, cerium, ytterbium, scandium, and yttrium.
(水および/または酸性溶液により溶解除去する処理工程)
本発明において、前記銅を含む溶液を含浸させる処理工程の前に、水および/または酸性溶液を用いて、劣化触媒中に含まれる活性成分や被毒成分を溶解除去する処理工程を含むことが、触媒をより再生しやすく、塩素製造に使用する前の初期の触媒を得やすい点で好ましい。
(Processing to dissolve and remove with water and / or acidic solution)
In the present invention, before the treatment step of impregnating the solution containing copper, a treatment step of dissolving and removing active components and poisoning components contained in the deteriorated catalyst using water and / or an acidic solution may be included. The catalyst is preferable because it is easier to regenerate the catalyst and it is easy to obtain an initial catalyst before use in chlorine production.
劣化触媒中に含まれる被毒成分としては、たとえば、主に流動層反応器に由来する、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、マンガン、等の金属成分や、硫黄などの非金属成分が挙げられる。再生触媒中にこれらの被毒成分が含有されていると、触媒活性を低下させ、流動性に悪影響を与えるおそれがあり、好ましくない。 As poisoning components contained in the deterioration catalyst, for example, metallic components such as nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, iron, manganese, etc. mainly derived from a fluidized bed reactor, and nonmetallic components such as sulfur Is mentioned. If these poisoning components are contained in the regenerated catalyst, the catalyst activity may be lowered and the fluidity may be adversely affected, which is not preferable.
また、被毒成分の含有量は、たとえば、ニッケルであれば、劣化触媒100重量%あたり、1重量%以下にすることが好ましく、0.5重量%以下にすることが、触媒活性及び流動安定性を長期にわたって維持する観点から、より好ましい。なお下限値は、特に限定されない。 In addition, for example, in the case of nickel, the content of poisoning components is preferably 1% by weight or less per 100% by weight of the deteriorated catalyst, and 0.5% by weight or less is preferable for catalyst activity and flow stability. From the viewpoint of maintaining the property over a long period of time, it is more preferable. The lower limit is not particularly limited.
また、酸性溶液にて使用する溶媒は特に限定されず、水、メタノール、エタノールなどのアルコール、あるいはこれらの混合物などが挙げられるが、取り扱いの容易さから水が好ましい。酸性溶液中に含まれる酸の種類は、特に限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等の無機酸や、酢酸、蟻酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸が挙げられ、硝酸、塩酸が溶解除去の効率が高いため、好ましい。多孔質の担体中に残存する活性成分や被毒成分を効率よく除去するためには、酸性溶液を用いたあとに、水を用いることがより好ましい。また、劣化触媒に対して使用する溶媒量は特に限定されないが、劣化触媒に対して、1重量倍以上、10重量倍以下が好ましく、2重量倍以上、6重量倍以下であることがより好ましい。1重量倍未満であると劣化触媒に対する溶媒が不足し、被毒成分の溶解除去が効率的に進行しないおそれがある。一方、10重量倍より大きいと、廃溶媒量が過剰となり好ましくない。また、溶解除去する回数は、溶解除去の効率を向上させる為、2回以上行うことも可能である。この場合、劣化触媒に溶媒を添加した後、濾過等により劣化触媒と溶媒とを分離することを、複数回行うことで活性成分や被毒成分を効率よく除去することが可能となる。このように溶解除去する処理工程は、回数を重ねることにより、残存する被毒成分が低下することとなり好ましい。また、回数ごとに溶媒の種類を変更することも可能である。例えば1回目の溶解除去は酸を使用し、2回目以降は水を使用するなどが適用可能であり、酸性溶液と水とを併用することが好ましい。 In addition, the solvent used in the acidic solution is not particularly limited, and examples thereof include water, alcohols such as methanol and ethanol, and mixtures thereof. Water is preferable because of easy handling. The type of acid contained in the acidic solution is not particularly limited, but examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid, formic acid, and paratoluenesulfonic acid. This is preferable because the removal efficiency is high. In order to efficiently remove active components and poisoning components remaining in the porous carrier, it is more preferable to use water after using the acidic solution. The amount of the solvent used for the deteriorated catalyst is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 times by weight, more preferably 2 to 6 times by weight with respect to the deteriorated catalyst. . If it is less than 1 times by weight, the solvent for the deteriorated catalyst is insufficient, and there is a possibility that dissolution and removal of poisoning components will not proceed efficiently. On the other hand, if it is larger than 10 times by weight, the amount of waste solvent becomes excessive, which is not preferable. In addition, the number of times of dissolution and removal can be twice or more in order to improve the efficiency of dissolution and removal. In this case, after adding the solvent to the deteriorated catalyst, separation of the deteriorated catalyst and the solvent by filtration or the like is performed a plurality of times, thereby making it possible to efficiently remove the active components and poisoned components. The treatment step of dissolving and removing in this way is preferable because the remaining poisoning components are reduced by repeating the number of times. Moreover, it is also possible to change the kind of solvent for every frequency | count. For example, an acid can be used for the first dissolution removal, and water can be used for the second and subsequent times. It is preferable to use an acidic solution and water in combination.
(溶解除去する処理工程後の乾燥および/または焼成する工程)
本発明において、前記溶解除去する処理工程の後で、劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させる処理工程の前に、乾燥および/または焼成する工程(1)を含むことが好ましい。
(Drying and / or baking after the treatment step to dissolve and remove)
In the present invention, it is preferable to include a step (1) of drying and / or firing after the treatment step of dissolving and removing and before the treatment step of impregnating the deterioration catalyst with a solution containing copper.
乾燥条件としては、特に限定されないが、大気中、または減圧下にて、乾燥温度0〜200℃で、乾燥時間10min〜24hrの条件で実施することが好ましい。
焼成条件としては、特に限定されないが、大気中下、焼成温度200℃〜600℃で、焼成時間10min〜24hrの条件で実施することが好ましい。
Although it does not specifically limit as drying conditions, It is preferable to implement on air | atmosphere or under pressure reduction, the drying temperature of 0-200 degreeC, and the conditions of drying time 10min-24hr.
Although it does not specifically limit as baking conditions, It is preferable to implement on the conditions of the baking time of 10 minutes-24 hours by the baking temperature of 200 to 600 degreeC under air | atmosphere.
なお、乾燥工程および焼成工程の順序は、特に限定されない。
乾燥および/または焼成することで、溶解除去する処理工程において使用した残存溶媒を劣化触媒から分離し、触媒の細孔容積の空隙率を増加させることができる。空隙率の増加により、銅を含む溶液を含浸させるスペースを確保することが可能となり、含浸が効率よく進行することとなり好ましい。
In addition, the order of a drying process and a baking process is not specifically limited.
By drying and / or calcination, the residual solvent used in the treatment step of dissolving and removing can be separated from the deteriorated catalyst, and the porosity of the pore volume of the catalyst can be increased. By increasing the porosity, it is possible to secure a space for impregnation with a solution containing copper, which is preferable because the impregnation proceeds efficiently.
(銅を含む溶液を含浸させる処理工程後の乾燥および/または焼成する工程)
本発明において、劣化触媒に、銅を含む溶液を含浸させる処理工程の後に、乾燥および/または焼成する工程(2)を含むことが好ましい。
(Drying and / or baking after the treatment step of impregnating the solution containing copper)
In this invention, it is preferable to include the process (2) of drying and / or baking after the process process which makes the deterioration catalyst impregnate the solution containing copper.
乾燥条件、焼成条件については、前述の乾燥および/または焼成する工程(1)を参照できる。
銅を含む溶液を含浸させる処理工程の後に、得られた触媒を乾燥および/または焼成することで、塩化水素酸化反応に不要な溶媒を、予め除去することが可能となり、また、活性成分を、再生触媒中に強固に固定化させることができるため、好ましい。
Regarding the drying conditions and firing conditions, the above-described drying and / or firing step (1) can be referred to.
After the treatment step of impregnating the solution containing copper, the catalyst obtained is dried and / or calcined, so that a solvent unnecessary for the hydrogen chloride oxidation reaction can be removed in advance, This is preferable because it can be firmly fixed in the regenerated catalyst.
再生触媒に、触媒の細孔容積以上の溶媒量が残存する場合には、流動層反応器への触媒充填前に、再生触媒を、乾燥および/または焼成することにより、細孔容積未満まで溶媒除去することができるため好ましいが、残存する溶媒量が触媒の細孔容積以下であれば、そのままの状態で反応に用いても、乾燥および/または焼成により溶媒を除去した後に、反応に用いてもよい。 When the amount of solvent remaining in the regenerated catalyst is larger than the pore volume of the catalyst, the regenerated catalyst is dried and / or calcined before filling the fluidized bed reactor with the catalyst, so that the solvent is reduced to less than the pore volume. Although it is preferable because it can be removed, if the amount of the remaining solvent is not more than the pore volume of the catalyst, it can be used for the reaction as it is, or it can be used for the reaction after removing the solvent by drying and / or calcination. Also good.
(塩素製造用再生触媒)
本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造するための触媒に用いることができ、活性成分である、銅元素(a)、アルカリ金属元素(b)および298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molの範囲にあるランタノイド元素(c)を含有する粒子からなり、該粒子の平均真球度が0.80以上の球状であることが好ましい。また、本発明に係る塩素製造用再生触媒は、これら活性成分が、通常、多孔質の粒子担体に担持されている。担体は、前記劣化触媒を参照できる。
(Regenerated catalyst for chlorine production)
The regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention can be used as a catalyst for producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen, and is an active component of copper element (a), alkali metal element (b) and It is preferably composed of particles containing a lanthanoid element (c) having a bond dissociation energy with oxygen at 298 K in the range of 100 to 185 kcal / mol, and the particles have an average sphericity of 0.80 or more. In the regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention, these active components are usually supported on a porous particle carrier. The carrier can refer to the deteriorated catalyst.
本発明に係る塩素製造用再生触媒中において、銅元素(a)は、原子価が1価、2価いずれの状態で含まれていてもよい。また、再生触媒と劣化触媒のそれぞれの銅含有量を比較した場合、再生触媒の銅含有量は、劣化触媒の銅含有量よりも多く、好ましくは0.1重量%以上多く、より好ましくは、0.2重量%以上多く、さらに好ましくは、0.3重量%以上多い。再生触媒の銅含有量が、劣化触媒の含有量よりも0.1重量%以上多いと、より塩化水素酸化活性の向上効果が大きくなる為、好ましい。なお、上限は特に限定されないが、再生の効率を考慮すると、劣化触媒の銅含有量に対して、12重量%である。 In the regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention, the copper element (a) may be contained in a monovalent or divalent state. Further, when comparing the copper content of the regenerated catalyst and the deteriorated catalyst, the copper content of the regenerated catalyst is more than the copper content of the deteriorated catalyst, preferably more than 0.1 wt%, more preferably, More than 0.2% by weight, more preferably more than 0.3% by weight. It is preferable that the copper content of the regenerated catalyst is 0.1% by weight or more than the content of the deteriorated catalyst because the effect of improving the hydrogen chloride oxidation activity is further increased. The upper limit is not particularly limited, but considering the regeneration efficiency, it is 12% by weight with respect to the copper content of the deteriorated catalyst.
また、銅元素の含有量は、再生触媒100重量%あたり、0.5重量%以上、12.0重量%以下であり、好ましくは1.0重量%以上、10.0重量%以下、より好ましくは1.2重量%以上、8.0重量%以下である。銅含有量が12.0重量%より大きい再生触媒は、その製造が難しく、また高含有量の再生触媒を流動層反応器内に装入した際に、触媒間の流動性が悪化するおそれがあるため好ましくない。一方、銅含有量が0.5重量%未満の再生触媒では、充分な触媒の反応活性が得られず、高収率で塩素を得られないおそれがあるため経済的に好ましくない。 Further, the content of copper element is 0.5% by weight or more and 12.0% by weight or less, preferably 1.0% by weight or more and 10.0% by weight or less per 100% by weight of the regenerated catalyst. Is 1.2 wt% or more and 8.0 wt% or less. A regenerated catalyst having a copper content of greater than 12.0% by weight is difficult to produce, and when a regenerated catalyst with a high content is charged into a fluidized bed reactor, the fluidity between the catalysts may deteriorate. This is not preferable. On the other hand, a regenerated catalyst having a copper content of less than 0.5% by weight is not economically preferable because sufficient reaction activity of the catalyst cannot be obtained and chlorine cannot be obtained in a high yield.
本発明の塩素製造用再生触媒に含まれるアルカリ金属元素(b)については、前記劣化触媒を参照できるが、特に、ナトリウムおよび/またはカリウムが好ましく、カリウムがより好ましい。アルカリ金属元素(b)の含有量は、特に限定されないが、塩素製造用触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、12.0重量%以下が好ましく、0.5重量%以上、10.0重量%以下がより好ましく、0.6重量%以上、8.0重量%以下がさらに好ましい。 With respect to the alkali metal element (b) contained in the regenerated catalyst for chlorine production of the present invention, the deterioration catalyst can be referred to, but sodium and / or potassium is particularly preferable, and potassium is more preferable. The content of the alkali metal element (b) is not particularly limited, but is preferably 0.3% by weight or more and 12.0% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or more and 10% by weight or less per 100% by weight of the catalyst for chlorine production. It is more preferably 0% by weight or less, and further preferably 0.6% by weight or more and 8.0% by weight or less.
本発明の塩素製造用再生触媒に含まれるランタノイド元素(c)については、原子番号57〜71のいわゆるランタノイド元素のうち、298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molの範囲にあるランタノイド元素であり、前記劣化触媒を参照できる。 Regarding the lanthanoid element (c) contained in the regenerated catalyst for chlorine production of the present invention, among the so-called lanthanoid elements having atomic numbers 57 to 71, the lanthanoid having a bond dissociation energy with oxygen at 298 K in the range of 100 to 185 kcal / mol. It is an element, and the deterioration catalyst can be referred to.
塩素製造用再生触媒において、ランタノイド元素(c)の結合解離エネルギーが185kcal/molを超えると、酸素との結合が強くなりすぎ、また100kcal/mol未満であれば、酸素との親和性が低くなりすぎるため、反応活性(塩素収率)を十分に向上させることができない場合がある。 In the regenerated catalyst for chlorine production, if the bond dissociation energy of the lanthanoid element (c) exceeds 185 kcal / mol, the bond with oxygen becomes too strong, and if it is less than 100 kcal / mol, the affinity with oxygen decreases. Therefore, the reaction activity (chlorine yield) may not be sufficiently improved.
塩素製造用再生触媒では、ランタノイド元素(c)として、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウムが好ましく、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウムが塩化水素から塩素への転化率、及び流動安定性のバランスの観点からより好ましい。これらのランタノイド元素(c)は、単独で使用しても、2種以上で使用しても構わない。 In the regenerated catalyst for chlorine production, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, and dysprosium are preferable as the lanthanoid element (c). More preferable from the viewpoint of balance. These lanthanoid elements (c) may be used alone or in combination of two or more.
ランタノイド元素(c)の含有量は、特に限定されないが、塩素製造用再生触媒100重量%あたり、0.5重量%以上、15.0重量%以下が好ましく、1.0重量%以上、12.0重量%以下がより好ましく、1.2重量%以上、10.0重量%以下がさらに好ましい。 The content of the lanthanoid element (c) is not particularly limited, but is preferably 0.5% by weight or more and 15.0% by weight or less per 100% by weight of the regenerated catalyst for chlorine production, 1.0% by weight or more, and 12. 0 wt% or less is more preferable, and 1.2 wt% or more and 10.0 wt% or less is more preferable.
本発明に係る塩素製造用再生触媒は、銅元素(a)、アルカリ金属元素(b)、および特定のランタノイド元素(c)を含み、それらの重量比は特に限定されないが、銅元素(a)とアルカリ金属元素(b)との重量比が1:0.2〜1:4.0の範囲であり、かつ、銅元素(a)とランタノイド元素(c)との重量比が1:0.2〜1:6.0の範囲であることが好ましい。また、銅元素(a)とアルカリ金属元素(b)の重量比は、1:0.2〜1:2.0の範囲であり、銅元素(a)とランタノイド元素(c)との重量比が、1:0.2〜1:3.0であることがより好ましく、銅元素(a)とアルカリ金属元素(b)との重量比は、1:0.3〜1:1.5であり、銅元素(a)とランタノイド元素(c)との重量比が、1:0.3〜1:2.5であることがさらに好ましく、銅元素(a)とアルカリ金属元素(b)との重量比は、1:0.4〜1:1.0であり、銅元素(a)とランタノイド元素(c)との重量比が、1:0.4〜1:2.0であることが最も好ましい。上記範囲では活性成分である各元素が複合化しやすく、長寿命が得られ、塩素製造用再生触媒が活性に優れたものとなるため、好ましい。 The regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention contains a copper element (a), an alkali metal element (b), and a specific lanthanoid element (c), and the weight ratio thereof is not particularly limited, but the copper element (a) And the alkali metal element (b) have a weight ratio of 1: 0.2 to 1: 4.0, and the copper element (a) and the lanthanoid element (c) have a weight ratio of 1: 0. It is preferably in the range of 2 to 1: 6.0. The weight ratio of the copper element (a) to the alkali metal element (b) is in the range of 1: 0.2 to 1: 2.0, and the weight ratio of the copper element (a) to the lanthanoid element (c). Is more preferably 1: 0.2 to 1: 3.0, and the weight ratio of the copper element (a) to the alkali metal element (b) is 1: 0.3 to 1: 1.5. More preferably, the weight ratio of the copper element (a) to the lanthanoid element (c) is 1: 0.3 to 1: 2.5, and the copper element (a) and the alkali metal element (b) The weight ratio of 1: 0.4 to 1: 1.0, and the weight ratio of the copper element (a) and the lanthanoid element (c) is 1: 0.4 to 1: 2.0. Is most preferred. The above range is preferable because each element as an active component is easily complexed, a long life is obtained, and the regenerated catalyst for producing chlorine is excellent in activity.
本発明にかかる塩素製造用再生触媒の形状は、円柱状、リング状、顆粒状、あるいは球状等いずれの形状でも構わないが、触媒の耐摩耗性、耐久性に優れるとともに、流動性も良いため、球状が好ましい。再生触媒粒子の真球度の平均値は0.80以上が好ましく、0.90以上がより好ましい。0.80未満であると、摩擦による粒子の磨耗、粉化が無視できなくなり、反応中の流動性が悪化するおそれがある。良好な流動性が確保できなければ、反応効率が低下し、結果として生産性の低下につながる。なお、真球度の平均値の上限は、1であり、1のとき、真球を示す。また、再生触媒粒子の真球度の平均値は、たとえば、走査電子顕微鏡(SEM)などの顕微鏡写真の画像から求められる円形度係数(各粒子の真球度)の平均値により求めることができる。 The shape of the regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention may be any of a cylindrical shape, a ring shape, a granular shape, a spherical shape, and the like, but the catalyst has excellent wear resistance and durability, and also has good fluidity. Spherical shape is preferred. The average value of the sphericity of the regenerated catalyst particles is preferably 0.80 or more, and more preferably 0.90 or more. If it is less than 0.80, the wear and pulverization of particles due to friction cannot be ignored, and the fluidity during the reaction may deteriorate. If good fluidity cannot be ensured, the reaction efficiency decreases, resulting in a decrease in productivity. In addition, the upper limit of the average value of sphericity is 1, and when it is 1, it indicates a true sphere. Moreover, the average value of the sphericity of the regenerated catalyst particles can be determined by, for example, the average value of the circularity coefficient (sphericity of each particle) determined from an image of a micrograph such as a scanning electron microscope (SEM). .
再生触媒の粒子形状が球形でない場合や、真球度の低い形状である場合には、摩擦による粒子の磨耗、粉化が無視できなくなり、反応中の流動性が低下することがある。良好な流動性が確保できなければ、反応効率が低下し、結果として生産性の低下につながる場合がある。 When the particle shape of the regenerated catalyst is not spherical or has a low sphericity, particle wear and pulverization due to friction cannot be ignored, and the fluidity during the reaction may decrease. If good fluidity cannot be ensured, the reaction efficiency may decrease, resulting in a decrease in productivity.
また本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、劣化触媒、銅を含む溶液を含浸させる処理工程や、溶解除去をする処理工程などに由来する、上記活性成分および担体以外の成分(その他の成分)を含んでいてもよい。その他の成分としては、ニッケル元素、コバルト元素、クロム元素、モリブデン元素、タングステン元素、鉄元素、マンガン元素、ルテニウム元素、パラジウム元素、イリジウム元素、バナジウム元素、ニオブ元素、アルミニウム元素、アルカリ土類金属元素、ランタン、セリウム、イッテルビウム、スカンジウム、イットリウムなどのその他の希土類元素などがあげられる。 Further, the regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention is a component other than the above active component and carrier (other components) derived from a degradation catalyst, a treatment step of impregnating a solution containing copper, a treatment step of dissolving and removing, and the like. May be included. Other components include nickel element, cobalt element, chromium element, molybdenum element, tungsten element, iron element, manganese element, ruthenium element, palladium element, iridium element, vanadium element, niobium element, aluminum element, alkaline earth metal element And other rare earth elements such as lanthanum, cerium, ytterbium, scandium and yttrium.
また、本発明にかかる塩素製造用再生触媒では、ランタン、セリウム、イッテルビウム、スカンジウム、イットリウムなどのその他の希土類元素を1種または2種以上含んでいる場合、好ましくは、塩素製造用再生触媒100重量%あたり、0.001重量%以上、10重量%以下である。また、本発明に係るランタノイド元素(c)と、その他の希土類元素との重量比は、特に限定されないが、好ましくは1:0〜1:9.0の範囲であり、より好ましくは1:0〜1:4.0の範囲である。 Further, in the regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention, when it contains one or more other rare earth elements such as lanthanum, cerium, ytterbium, scandium, yttrium, it is preferable that the regenerated catalyst for chlorine production is 100 weights. % Is 0.001 wt% or more and 10 wt% or less. The weight ratio of the lanthanoid element (c) according to the present invention to other rare earth elements is not particularly limited, but is preferably in the range of 1: 0 to 1: 9.0, more preferably 1: 0. It is in the range of ˜1: 4.0.
本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、特に限定されないが、たとえば、平均粒子径が10μm以上、1000μm未満、好ましくは30μm以上、600μm未満、より好ましくは50μm以上、300μm未満であることが望ましい。 The regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention is not particularly limited. For example, it is desirable that the average particle diameter is 10 μm or more and less than 1000 μm, preferably 30 μm or more and less than 600 μm, more preferably 50 μm or more and less than 300 μm.
本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、特に限定されないが、たとえば、平均細孔径が3nm以上、50nm以下であることが好ましく、6nm以上、30nm以下であることがより好ましい。平均細孔径が3nm未満であると、細孔内に銅をはじめとする活性成分を導入し難く、表面での凝集、細孔の閉塞などを招くおそれがあり好ましくない。一方、平均細孔径が50nmより大きいと、触媒の表面積の低下を招くこととなり、反応効率が低下してしまうおそれがあり好ましくない。 The regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention is not particularly limited. For example, the average pore diameter is preferably 3 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 6 nm or more and 30 nm or less. If the average pore diameter is less than 3 nm, it is difficult to introduce an active ingredient such as copper into the pores, which may cause aggregation on the surface, clogging of the pores, and the like. On the other hand, if the average pore diameter is larger than 50 nm, the surface area of the catalyst is decreased, and the reaction efficiency may be decreased, which is not preferable.
本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、特に限定されないが、たとえば、比表面積は30m2/g以上、1000m2/g以下であることが好ましく、50m2/g以上、500m2/g以下であることがより好ましく、100m2/g以上、300m2/g以下であることがさらに好ましい。尚、本発明における比表面積は、たとえば、BET法比表面積測定装置(BELSORP−max:日本ベル株式会社製)を用いて測定できる。 The regenerated catalyst for production of chlorine according to the present invention is not particularly limited. For example, the specific surface area is preferably 30 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, and is 50 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less. More preferably, it is 100 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less. In addition, the specific surface area in this invention can be measured using the BET method specific surface area measuring apparatus (BELSORP-max: Nippon Bell Co., Ltd. product), for example.
また本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、特に限定されないが、嵩密度が0.20g/ml以上、1.00g/ml以下であることが好ましく、0.30g/ml以上、0.80g/ml以下であることがより好ましい。 The regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention is not particularly limited, but preferably has a bulk density of 0.20 g / ml or more and 1.00 g / ml or less, 0.30 g / ml or more, 0.80 g / ml. More preferably, it is less than ml.
また本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、特に限定されないが、細孔容積が0.3ml/g以上、3.0ml/g以下であることが好ましく、0.5ml/g以上、2.0ml/g以下であることがより好ましく、0.6ml/g以上、1.5ml/g以下であることがさらに好ましい。0.3ml/g未満であると、細孔内の空間が不足し基質の拡散が不充分となる、比表面積が低下し反応効率が低下する、等を招く場合があり好ましくない。一方、3.0ml/gよりも大きいと、触媒としての強度が低下し、反応中に触媒自身が破壊されてしまう場合があるため好ましくない。 The regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention is not particularly limited, but the pore volume is preferably 0.3 ml / g or more and 3.0 ml / g or less, preferably 0.5 ml / g or more and 2.0 ml. / G or less, more preferably 0.6 ml / g or more and 1.5 ml / g or less. If it is less than 0.3 ml / g, the space in the pores is insufficient and the diffusion of the substrate becomes insufficient, the specific surface area is lowered, and the reaction efficiency is lowered. On the other hand, if it is larger than 3.0 ml / g, the strength as a catalyst is lowered, and the catalyst itself may be destroyed during the reaction, which is not preferable.
本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、活性成分である、銅元素(a)、アルカリ金属元素(b)および特定のランタノイド元素(c)を含有する粒子からなり、該粒子の平均真球度が0.80以上であれば、粒子の集合体からなるものであっても、全体として上記の特定性状を満たすものであればよい。 The regenerated catalyst for chlorine production according to the present invention comprises particles containing copper elements (a), alkali metal elements (b) and specific lanthanoid elements (c) as active components, and the average sphericity of the particles If it is 0.80 or more, even if it consists of an aggregate | assembly of particle | grains, what is necessary is just to satisfy | fill said specific property as a whole.
また、本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、同じ組成の粒子のみの集合体であることが好ましいが、異なる組成の粒子を混合することで、全体として上記特定性状を満たすものであってもよい。異なる組成の粒子としては、塩化水素酸化反応に対して反応不活性な粒子(P)(不活性粒子(P)とも称す)など、組成や物性の異なる粒子が挙げられる。本発明において、このような不活性粒子(P)を再生触媒と共に用いると、高い流動性をより長期に渡り維持でき、より安定して塩素の供給をし得る。なお、このような不活性粒子は、本発明の目的を損なわない範囲で、劣化触媒中に含まれている不活性粒子をそのまま、再生触媒に添加、混合して用いても良い。反応不活性な粒子の素材としては、反応物(塩化水素、酸素)および生成物(塩素、水)に対して反応性を有しない限り、特に限定されるものではないが、たとえば、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ガラスなどが挙げられる。なかでもシリカ、アルミナが好ましく、特にシリカが好ましい。また、不活性粒子(P)として、触媒が担持される前の担体を用いてもよい。不活性粒子(P)の形状は、円柱状、リング状、顆粒状、あるいは球状等いずれの形状でも構わないが、反応時の磨耗を抑えるためには、球状であることが好ましく、真球度の平均値が0.80以上の球状粒子であることがより好ましい。 In addition, the regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention is preferably an aggregate of only particles having the same composition, but even if it satisfies the above-mentioned specific properties as a whole by mixing particles having different compositions. Good. Examples of particles having different compositions include particles having different compositions and physical properties, such as particles (P) that are inactive to the hydrogen chloride oxidation reaction (also referred to as inert particles (P)). In the present invention, when such inert particles (P) are used together with the regenerated catalyst, high fluidity can be maintained for a longer period of time, and chlorine can be supplied more stably. Such inert particles may be used by adding and mixing the inert particles contained in the deteriorated catalyst as they are to the regenerated catalyst as long as the object of the present invention is not impaired. The material of the reaction inactive particles is not particularly limited as long as it is not reactive with the reactant (hydrogen chloride, oxygen) and the product (chlorine, water). For example, silica, silica Examples thereof include alumina, alumina, titania, zirconia, and glass. Of these, silica and alumina are preferable, and silica is particularly preferable. Moreover, you may use the support | carrier before a catalyst is carry | supported as an inert particle (P). The shape of the inert particles (P) may be any of a cylindrical shape, a ring shape, a granular shape, a spherical shape, and the like, but in order to suppress wear during the reaction, it is preferably a spherical shape, It is more preferable that the average particle size is a spherical particle of 0.80 or more.
本発明において、塩素製造用再生触媒中の銅元素(a)の含有量は、触媒100重量%あたり、0.5重量%以上、12.0重量%以下であるが、塩素製造用再生触媒の使用に際して、不活性粒子(P)を混合することで、結果として、銅元素(a)の含有量が上記範囲外となっても良い。流動層反応器内の銅元素の含有量を、反応器内の全触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、4.5重量%以下を維持することが好ましい。 In the present invention, the content of the copper element (a) in the regenerated catalyst for chlorine production is 0.5% by weight or more and 12.0% by weight or less per 100% by weight of the catalyst. In use, by mixing the inert particles (P), the content of the copper element (a) may be out of the above range as a result. It is preferable to maintain the content of copper element in the fluidized bed reactor at 0.3 wt% or more and 4.5 wt% or less per 100 wt% of the total catalyst in the reactor.
このような本発明にかかる塩素製造用再生触媒は、流動層反応器内で塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する際の触媒として好適に用いることができる。 Such a regenerated catalyst for producing chlorine according to the present invention can be suitably used as a catalyst for producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen in a fluidized bed reactor.
(塩素の製造方法および塩素製造用触媒の活性維持方法)
本発明の塩素の製造方法は、流動層反応器内で、触媒の存在下、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する方法であって、該触媒は、前述した本発明にかかる塩素製造用再生触媒を含む。
(Chlorine production method and chlorine production catalyst activity maintenance method)
The method for producing chlorine of the present invention is a method for producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen in the presence of a catalyst in a fluidized bed reactor, the catalyst producing the chlorine according to the present invention described above. Includes regenerated catalyst.
また、本発明の塩素製造用触媒の活性維持方法は、効率よく、塩素を製造するために、本発明により触媒を再生させながら、触媒の活性を維持する方法である。
本発明では、流動層反応器内における触媒層の反応活性及び流動安定性を長期にわたって維持することができ、高い塩素反応収率のもとで、より安価に、かつ安定的に塩素を製造し得る。また、触媒の廃棄量低減が可能となるため、環境負荷の低減に大きく貢献できる。
The method for maintaining the activity of the catalyst for producing chlorine according to the present invention is a method for maintaining the activity of the catalyst while regenerating the catalyst according to the present invention in order to efficiently produce chlorine.
In the present invention, the reaction activity and fluid stability of the catalyst bed in the fluidized bed reactor can be maintained over a long period of time, and chlorine can be produced more inexpensively and stably under a high chlorine reaction yield. obtain. Moreover, since the amount of catalyst discarded can be reduced, it can greatly contribute to the reduction of the environmental load.
なお、触媒は、本発明の目的を損なわない範囲で、流動層反応器内に存在する活性を有する触媒や劣化触媒などを含んでいてもよい。
本発明においては、反応を進行させながら、活性が低下した触媒の一部を再生するために、流動層反応器の抜出口から、触媒の一部または全部を抜き出し、抜き出した触媒を再生後、得られた再生触媒、あるいは必要に応じて不活性な粒子(P)と共に、流動層反応器に装入することも任意に実施可能である。この操作により、流動層反応器の反応活性を容易に制御することが可能となり、任意の反応活性に設定すること、さらには、所望の反応活性及び流動安定性を長期にわたって安価に維持することが可能となる。なお、再生触媒を得る方法については、前記の通りである。
In addition, the catalyst may contain the catalyst which has the activity which exists in a fluidized bed reactor, a deterioration catalyst, etc. in the range which does not impair the objective of this invention.
In the present invention, in order to regenerate a part of the catalyst whose activity has decreased while the reaction proceeds, a part or all of the catalyst is extracted from the outlet of the fluidized bed reactor, and after regenerating the extracted catalyst, The obtained regenerated catalyst or, if necessary, the inert particles (P) can be optionally charged into the fluidized bed reactor. This operation makes it possible to easily control the reaction activity of the fluidized bed reactor, to set it to any reaction activity, and to maintain the desired reaction activity and flow stability at a low cost over a long period of time. It becomes possible. The method for obtaining the regenerated catalyst is as described above.
また、流動層反応器内の銅元素の含有量は、本発明の目的を損なわない範囲で、容易に制御可能であるが、好ましくは、流動層反応器中に含まれる全触媒の銅元素の含有量が、全触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、4.5重量%以下であることが好ましい。 Further, the content of copper element in the fluidized bed reactor can be easily controlled within a range not impairing the object of the present invention, but preferably, the copper element content of all the catalysts contained in the fluidized bed reactor. The content is preferably 0.3% by weight or more and 4.5% by weight or less per 100% by weight of the total catalyst.
本発明では、流動層反応器を用いるものであり、反応方式については、塩素を連続して製造することができるため流通式が好ましい。本反応は平衡反応であるため、反応温度が高すぎると塩素の収率が低下し、低すぎると触媒の活性が充分でないため、反応温度は、通常は250℃以上、500℃未満、好ましくは320℃以上、420℃未満で行う。反応時の圧力は、操作性を考慮すれば、大気圧以上、50気圧未満が好ましい。 In the present invention, a fluidized bed reactor is used, and the reaction system is preferably a flow type because chlorine can be continuously produced. Since this reaction is an equilibrium reaction, if the reaction temperature is too high, the yield of chlorine decreases, and if it is too low, the activity of the catalyst is not sufficient, so the reaction temperature is usually 250 ° C. or more and less than 500 ° C., preferably It is performed at 320 ° C. or higher and lower than 420 ° C. The pressure during the reaction is preferably not less than atmospheric pressure and less than 50 atm in consideration of operability.
反応に用いる酸素の酸素源としては、空気をそのまま使用してもよいが、酸素分圧を制御しやすい純酸素がより好ましい。また、塩化水素を酸素により酸化して塩素を生成する反応は平衡反応であるため、塩素の収率は100%に至らず、未反応塩化水素と生成物である塩素との分離が必要である。酸素に対する塩化水素の量論モル比(塩化水素/酸素)は4であるが、一般的に理論量よりも酸素を過剰に供給する方が高活性、かつ良好な流動性を得ることができるため、酸素に対する塩化水素のモル比(塩化水素/酸素)は0.5以上、3.0未満が好ましく、1.0以上、2.5未満がより好ましい。また、必要に応じて、塩化水素、及び酸素以外のガスを反応器内に流通させても良い。 As an oxygen source for oxygen used in the reaction, air may be used as it is, but pure oxygen that can easily control the oxygen partial pressure is more preferable. Moreover, since the reaction of oxidizing hydrogen chloride with oxygen to generate chlorine is an equilibrium reaction, the yield of chlorine does not reach 100%, and it is necessary to separate unreacted hydrogen chloride from the product chlorine. . The stoichiometric molar ratio of hydrogen chloride to oxygen (hydrogen chloride / oxygen) is 4, but in general, it is possible to obtain higher activity and better fluidity by supplying oxygen in excess than the theoretical amount. The molar ratio of hydrogen chloride to oxygen (hydrogen chloride / oxygen) is preferably 0.5 or more and less than 3.0, more preferably 1.0 or more and less than 2.5. Moreover, you may distribute | circulate gas other than hydrogen chloride and oxygen in a reactor as needed.
さらに、反応の開始時、あるいは終了時には、酸素に対する塩化水素のモル比を低下させること、あるいは空塔速度を速めることなどにより安定な運転が可能となる。
また、使用する原料ガス中には、塩素の原料となる塩化水素、酸素以外に不純物ガスを含んでもいても良い。不純物ガスとしては特に限定されないが、例えば、塩素、水、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、塩化カルボニル、芳香族化合物、含硫黄化合物、含ハロゲン化合物等が挙げられる。特に一酸化炭素は、従来の触媒では触媒活性を低下させる要因となることが知られているが、塩素製造用触媒を使用する際には、触媒活性の顕著な低下は認められず、充分な活性が維持される。一酸化炭素の原料ガス中に含まれる濃度は10.0vol%未満が好ましく、6.0vol%未満がより好ましい。10.0vol%以上であると、一酸化炭素の酸化反応が顕著に進行し、発熱量が過剰となる、塩素の収率が減少する等の問題を生じることとなり好ましくない。
Furthermore, at the start or end of the reaction, stable operation can be achieved by reducing the molar ratio of hydrogen chloride to oxygen or increasing the superficial velocity.
In addition, the source gas used may contain an impurity gas in addition to hydrogen chloride and oxygen, which are chlorine sources. Although it does not specifically limit as impurity gas, For example, chlorine, water, nitrogen, a carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, carbonyl chloride, an aromatic compound, a sulfur-containing compound, a halogen-containing compound etc. are mentioned. In particular, carbon monoxide is known to cause a decrease in catalyst activity in conventional catalysts, but when using a catalyst for chlorine production, a significant decrease in catalyst activity is not recognized, and sufficient. Activity is maintained. The concentration contained in the raw material gas of carbon monoxide is preferably less than 10.0 vol%, and more preferably less than 6.0 vol%. If it is 10.0 vol% or more, the oxidation reaction of carbon monoxide proceeds remarkably, causing problems such as excessive heat generation and reduced chlorine yield.
また、本発明において、塩化水素の供給速度は、流動層反応器内に存在する全触媒1kgあたり、通常100NL/hr以上、2000NL/hr未満であることが好ましく、より好ましくは200NL/hr以上、1000NL/hr未満である。 In the present invention, the supply rate of hydrogen chloride is usually preferably 100 NL / hr or more and less than 2000 NL / hr, more preferably 200 NL / hr or more, per 1 kg of the total catalyst present in the fluidized bed reactor. It is less than 1000 NL / hr.
本発明におけるガス空塔速度は、0.01m/秒以上、1.0m/秒以下が好ましく、0.02m/秒以上、0.5m/秒以下がより好ましい。ガス空塔速度が0.01m/秒未満であると、触媒の流動が不充分となり流動性の悪化を招き好ましくない。ガス空塔速度が1.0m/秒より大きいと触媒が反応器内から飛散することとなり好ましくない。特に、本発明では、触媒の抜き出し、あるいは、再生触媒の装入時においても、ガス空塔速度を大きく変える必要がないため、効率よく、経済的に、長期に渡って安定して塩素を製造できる。 The gas superficial velocity in the present invention is preferably 0.01 m / sec or more and 1.0 m / sec or less, more preferably 0.02 m / sec or more and 0.5 m / sec or less. If the gas superficial velocity is less than 0.01 m / sec, the flow of the catalyst is insufficient and the fluidity is deteriorated. If the gas superficial velocity is higher than 1.0 m / sec, the catalyst will be scattered from the reactor, which is not preferable. In particular, in the present invention, it is not necessary to greatly change the gas superficial velocity even when the catalyst is withdrawn or charged with the regenerated catalyst, so that chlorine can be produced efficiently, economically and stably over a long period of time. it can.
本発明における塩素の製造方法において、その製造工程は特に限定されないが、以下の各工程を含むことが好ましい。
(1)塩化水素、酸素を含有する原料ガスを予め加熱する工程
(2)塩化水素の酸化反応を行う工程
(3)塩化水素、酸素、塩素、水を含有する生成ガスを冷却する工程
(4)生成ガスから塩化水素を回収・除去する工程
(5)生成ガスを脱水する工程
(6)生成ガスを圧縮、冷却し、塩素を液化塩素として分離する工程
In the method for producing chlorine in the present invention, the production process is not particularly limited, but preferably includes the following steps.
(1) A step of preheating a raw material gas containing hydrogen chloride and oxygen (2) A step of conducting an oxidation reaction of hydrogen chloride (3) A step of cooling a product gas containing hydrogen chloride, oxygen, chlorine and water (4) ) Steps for recovering and removing hydrogen chloride from the product gas (5) Steps for dehydrating the product gas (6) Steps for compressing and cooling the product gas and separating chlorine as liquefied chlorine
塩化水素、酸素を含有する原料ガスを予め加熱する工程においては、流動層反応器にガスが導入する前に100℃以上、400℃未満に加熱することが好ましく、150℃以上、350℃未満であることがより望ましい。予め加熱する温度が100℃未満であると、塩化水素ガスが系内で凝縮し、装置腐食が進行してしまうおそれがあるため、好ましくない。 In the step of preheating the raw material gas containing hydrogen chloride and oxygen, the gas is preferably heated to 100 ° C. or more and less than 400 ° C. before the gas is introduced into the fluidized bed reactor, and is preferably 150 ° C. or more and less than 350 ° C. More desirable. If the temperature to be heated in advance is less than 100 ° C., hydrogen chloride gas condenses in the system, and there is a possibility that device corrosion proceeds, which is not preferable.
塩化水素、酸素、塩素、水を含有する生成ガスを冷却する工程においては、250℃〜500℃程度の、反応器内で生成した塩素及び水と、未反応の塩化水素及び酸素を含む生成ガスを冷媒によって冷却する。冷媒は特に限定されないが、水が好ましい。 In the process of cooling the product gas containing hydrogen chloride, oxygen, chlorine and water, the product gas containing chlorine and water produced in the reactor and unreacted hydrogen chloride and oxygen at about 250 ° C. to 500 ° C. Is cooled by a refrigerant. The refrigerant is not particularly limited, but water is preferable.
生成ガスから塩化水素を回収・除去する工程は、塩化水素、酸素、塩素、水を含有する生成ガスから未反応の塩化水素を回収・除去することを目的とする。塩化水素の回収・除去方法は、特に限定されないが、塩化水素を回収媒体に吸収させる方法が好ましい。回収媒体は、特に限定されないが、取り扱いの容易さから水が好ましい。また、生成ガスを冷却する工程、及び塩化水素を吸収する工程は、別々の装置を用いて実施しても良いし、同一の装置で実施しても良い。 The step of recovering / removing hydrogen chloride from the product gas aims at recovering / removing unreacted hydrogen chloride from the product gas containing hydrogen chloride, oxygen, chlorine, and water. The method for recovering and removing hydrogen chloride is not particularly limited, but a method in which hydrogen chloride is absorbed by the recovery medium is preferable. The recovery medium is not particularly limited, but water is preferable because of easy handling. In addition, the step of cooling the product gas and the step of absorbing hydrogen chloride may be performed using separate apparatuses or may be performed using the same apparatus.
生成ガスを脱水する工程は、塩素、酸素、水を含む生成ガスから水を除去することを目的とする。脱水方法は、特に限定されないが、冷却脱水法、吸収脱水法、吸着脱水法、圧縮脱水法等の方法が好適に使用でき、吸収脱水法による方法が特に好ましい。当該工程を用いることで、生成ガス中に含まれる残存水分をほぼ完全に除去できる。 The step of dehydrating the product gas is intended to remove water from the product gas containing chlorine, oxygen, and water. The dehydration method is not particularly limited, and methods such as a cooling dehydration method, an absorption dehydration method, an adsorption dehydration method, and a compression dehydration method can be suitably used, and a method by an absorption dehydration method is particularly preferable. By using this process, residual moisture contained in the product gas can be removed almost completely.
生成ガスを圧縮、冷却し、塩素を液化塩素として分離する工程においては、前工程で水分除去された生成ガスを圧縮・冷却し、塩素を液化させてガス相より分離する。この際に塩素を液化分離した後のガス相は、酸素、未回収の塩素を含んでいる。この酸素を含むガスは、(1)塩化水素、酸素を含有する原料ガスを予め加熱する工程へ、再度、導入することにより、(2)塩化水素の酸化反応工程の原料ガスとして使用することができる。 In the step of compressing and cooling the product gas and separating chlorine as liquefied chlorine, the product gas from which moisture has been removed in the previous step is compressed and cooled to liquefy the chlorine and separate it from the gas phase. At this time, the gas phase after chlorine is liquefied and separated contains oxygen and unrecovered chlorine. This gas containing oxygen can be used as a raw material gas in the (2) hydrogen chloride oxidation reaction step by reintroducing it into the step of (1) preheating the hydrogen chloride and oxygen-containing raw material gas in advance. it can.
これらの工程を経ることにより、高純度の塩素が、連続的かつ効率的に製造可能となる。
本発明では、流動性向上の為に、塩化水素酸化反応に対して反応不活性な粒子(P)を、塩素製造用触媒と共に反応器内に共存させて用いることも可能である。この際の不活性粒子(P)の使用割合は、特に限定されるものではないが、流動層反応器内に存在する全触媒と不活性粒子とからなる粒子全体に対して、1重量%以上、80重量%以下、好ましくは2重量%以上、50重量%以下、より好ましくは2重量%以上、40重量%以下である。不活性粒子の添加量が1重量%より少ないと、流動性向上の効果が低くなるおそれがあり、80重量%より多いと、塩素の収率が低下するおそれがある。なお、不活性粒子(P)については、前述の記載のとおりである。
Through these steps, high-purity chlorine can be produced continuously and efficiently.
In the present invention, in order to improve fluidity, particles (P) that are inactive to the hydrogen chloride oxidation reaction can be used together with a catalyst for producing chlorine in the reactor. The use ratio of the inert particles (P) at this time is not particularly limited, but is 1% by weight or more based on the total particles composed of all the catalysts and inert particles present in the fluidized bed reactor. 80% by weight or less, preferably 2% by weight or more and 50% by weight or less, more preferably 2% by weight or more and 40% by weight or less. If the addition amount of the inert particles is less than 1% by weight, the effect of improving the fluidity may be lowered, and if it is more than 80% by weight, the yield of chlorine may be reduced. The inert particles (P) are as described above.
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例または参考例の触媒の活性評価は、特に記述がない限りは、以下の触媒反応試験法の条件にて実施した。また、以下の実施例および参考例において、各性状の測定及び評価は以下のようにして実施した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
In addition, unless otherwise indicated, the activity evaluation of the catalyst of the following example or reference example was implemented on the conditions of the following catalytic reaction test methods. In the following examples and reference examples, the measurement and evaluation of each property were carried out as follows.
〔1〕触媒反応試験法
中空部に厚さ3mmのガラスフィルターを設置した内径16mmのガラス製反応管(図1参照)の下部に石英砂を充填し、ガラス反応管中のガラスフィルターの上部に触媒を21.5ml充填する。ガラス反応管下部より、塩化水素を90.0Nml/min、酸素を45.0Nml/min供給し、触媒を流動させながら、常圧下、反応温度380℃で反応させた。この時のガス空塔速度は2.8cm/secであり、触媒1kg当りの塩化水素供給量は約600NL/hrであった。
[1] Catalytic reaction test method Quartz sand is filled in the lower part of a glass reaction tube (see FIG. 1) having an inner diameter of 16 mm in which a glass filter having a thickness of 3 mm is installed in the hollow part, and the glass filter in the upper part of the glass filter. Charge 21.5 ml of catalyst. From the bottom of the glass reaction tube, 90.0 Nml / min of hydrogen chloride and 45.0 Nml / min of oxygen were supplied, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 380 ° C. under normal pressure while flowing the catalyst. The gas superficial velocity at this time was 2.8 cm / sec, and the supply amount of hydrogen chloride per 1 kg of the catalyst was about 600 NL / hr.
〔2〕塩素の収率
ヨウ化カリウム(関東化学(株)、オキシダント測定用)を水に溶解し、0.2mol/L溶液を調製する。この溶液300mlに反応管から生成ガスを8分間吸収させた。この溶液を0.1mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液(関東化学(株))で滴定し、生成した塩素の量を測定し、塩素の収率を求めた。尚、塩化水素の酸化反応においては、塩素、及び水以外の副生物が観測されない為、塩素の収率は塩化水素の転化率とほぼ同一となる。
[2] Yield of chlorine Potassium iodide (Kanto Chemical Co., Inc., for oxidant measurement) is dissolved in water to prepare a 0.2 mol / L solution. The generated gas was absorbed into the 300 ml of the solution from the reaction tube for 8 minutes. This solution was titrated with a 0.1 mol / L sodium thiosulfate solution (Kanto Chemical Co., Ltd.), and the amount of generated chlorine was measured to determine the yield of chlorine. In the oxidation reaction of hydrogen chloride, no by-products other than chlorine and water are observed, so the yield of chlorine is almost the same as the conversion rate of hydrogen chloride.
〔3〕触媒流動性の評価
反応温度を360℃とする以外は、前記触媒反応試験法に記載の方法にて、塩化水素の酸化反応を実施した。触媒層下部、すなわち、ガラスフィルターと接触している部分をA、ガラスフィルターから上へ40mmの部分をBとした場合に、AとBの温度差を測定した。この温度差が±2℃未満である状態を流動性良好、±2℃以上である場合を流動性不良と判断した。
[3] Evaluation of catalyst fluidity The oxidation reaction of hydrogen chloride was carried out by the method described in the catalytic reaction test method except that the reaction temperature was 360 ° C. The temperature difference between A and B was measured when the lower part of the catalyst layer, that is, the part in contact with the glass filter was A, and the part 40 mm above the glass filter was B. When the temperature difference was less than ± 2 ° C., the fluidity was good, and when the temperature difference was ± 2 ° C. or more, the fluidity was judged as poor.
〔4〕平均真球度の測定
平均真球度の測定は、以下の手順に従って行った。
1.測定サンプルを試料台の上に粘着テープで固定し、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて撮影した。
[4] Measurement of average sphericity The average sphericity was measured according to the following procedure.
1. The measurement sample was fixed on the sample stage with an adhesive tape and photographed using a scanning electron microscope (SEM).
2.SEM像を画像解析装置に取り込み、各粒子の真球度(円形度係数)を計測し、測定粒子数から平均真球度を算出した。測定対象は円相当径が30μm以上の粒子とし、測定粒子数は1000以上とした。
なお、測定で使用した装置および測定条件は、以下のとおりである。
2. The SEM image was taken into an image analyzer, the sphericity (circularity coefficient) of each particle was measured, and the average sphericity was calculated from the number of measured particles. The measurement target was particles having an equivalent circle diameter of 30 μm or more, and the number of measured particles was 1000 or more.
In addition, the apparatus and measurement conditions used for the measurement are as follows.
走査電子顕微鏡(SEM):(株)日立ハイテクノロジーズ社製S−4800
加速電圧:30kV、エミッション電流:20μA、倍率:30倍
画像解析装置:ライカマイクロシステムズ(株)社製ライカQ−win
Scanning electron microscope (SEM): S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
Acceleration voltage: 30 kV, emission current: 20 μA, magnification: 30 times Image analyzer: Leica Q-win manufactured by Leica Microsystems
〔5〕触媒中の各元素の濃度
本発明において、触媒中の各元素の含有量は、蛍光X線分析法(LAB CENTER XRE−1700、島津製作所社製)を用いて測定した。
[5] Concentration of each element in the catalyst In the present invention, the content of each element in the catalyst was measured using a fluorescent X-ray analysis method (LAB CENTER XRE-1700, manufactured by Shimadzu Corporation).
[参考例1]
担体として、球状シリカ(富士シリシア化学株式会社、Q−15、粒度分布:75〜300μm、メーカー分析表よりの物性値は、平均細孔径:15nm、平均粒子径:150μm、嵩密度:0.4g/ml、細孔容積:1.2ml/gである。)を用いた。
[Reference Example 1]
As a support, spherical silica (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., Q-15, particle size distribution: 75 to 300 μm, physical property values from manufacturer analysis table are average pore diameter: 15 nm, average particle diameter: 150 μm, bulk density: 0.4 g. / Ml, pore volume: 1.2 ml / g).
水59.0kgと塩化第二銅(和光純薬、特級)4.04kg、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)4.55kg、塩化カリウム(和光純薬、特級)2.15kgを加えて水溶液とした。この水溶液をシリカ担体120kgに噴霧含浸させた後、減圧型回転式乾燥機を用いて水分を除去し、参考触媒1を得た。この参考触媒1中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.00重量%であり、平均真球度は0.925であった。
59.0 kg of water, cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) 4.04 kg, samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemicals, special grade) 4.55 kg, potassium chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) 2.15 kg Was added to make an aqueous solution. After 120 kg of this aqueous solution was impregnated with a silica carrier by spray impregnation, the water was removed using a reduced pressure rotary dryer to obtain
得られた参考触媒1の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、参考触媒1中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the obtained
[参考触媒1の塩化水素酸化反応処理]
触媒層が存在する部分の水平断面における内径が2.70m、該断面における相当直径が0.84mである、直立インターナルおよび水平インターナルを含む円筒型の純ニッケル製反応器内に、参考触媒1を充填層高が2.80mとなるように充填した。この際、触媒層中に含まれる銅元素の含有量は1.50重量%であった。加熱により反応器内部の触媒層温度を350℃とした後、反応器下部より、触媒1kgあたり、塩化水素ガス:370NL/hr、酸素ガス:230NL/hr.塩化水素及び酸素以外のガス:200NL/hrからなる混合ガスを導入し、触媒を流動させながら塩化水素酸化反応を実施した。このとき、反応の進行による発熱により反応温度は400℃近くまで増加した。反応が定常状態となった後、300hr保持した。300hr後、塩化水素ガスの供給を止め、触媒層を冷却した。冷却後の触媒を取り出し、劣化触媒1とした。
[
In a cylindrical pure nickel reactor including an upright internal and a horizontal internal, the inner diameter in the horizontal cross section of the portion where the catalyst layer exists is 2.70 m and the equivalent diameter in the cross section is 0.84 m. 1 was filled so that the packed bed height was 2.80 m. At this time, the content of the copper element contained in the catalyst layer was 1.50% by weight. After heating the catalyst layer temperature inside the reactor to 350 ° C. by heating, hydrogen chloride gas: 370 NL / hr, oxygen gas: 230 NL / hr. Gas other than hydrogen chloride and oxygen: A mixed gas consisting of 200 NL / hr was introduced, and a hydrogen chloride oxidation reaction was carried out while flowing the catalyst. At this time, the reaction temperature increased to nearly 400 ° C. due to the exotherm due to the progress of the reaction. After the reaction reached a steady state, it was maintained for 300 hr. After 300 hours, the supply of hydrogen chloride gas was stopped and the catalyst layer was cooled. The catalyst after cooling was taken out and designated as deteriorated
[参考例2]
劣化触媒1中に含まれる銅元素の濃度は0.89重量%、カリウム元素の濃度は0.58重量%、サマリウム元素の濃度は1.03重量%、ニッケル元素の濃度は0.10重量%であり、平均真球度は0.924であった。
[Reference Example 2]
The concentration of the copper element contained in the
劣化触媒1の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、劣化触媒1中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the deteriorated
[実施例1]
1000mlガラス製ビーカー中に3wt%硝酸水溶液を320g添加する。ここに劣化触媒1を80g添加し、常温で20分間、攪拌した。攪拌終了後、劣化触媒1を含むスラリーを減圧ろ過した後、続けて水300gで3回通水洗浄する。通水洗浄後、ウェットケーキ1を179.4g回収した。回収したウェットケーキ1の水分量を測定したところ、58.0wt%であった。このウェットケーキ1を1000mlガラス製ナスフラスコに充填し、エバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、洗浄後触媒1(触媒100重量%あたり、銅元素:0.02重量%、カリウム元素:0.01重量%、サマリルム元素:0.06重量%、ニッケル元素:0.01重量%)を75.2g得た。
[Example 1]
Add 320 g of 3 wt% nitric acid aqueous solution into a 1000 ml glass beaker. 80 g of the deteriorated
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、常温下、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒1を得た。再生触媒1中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.919であった。
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to form an aqueous solution, and at room temperature, after washing, 50.0 g of
得られた再生触媒1の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒1中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
Chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例2]
硝酸水溶液中の硝酸濃度を1wt%とする以外は、実施例1と同様にして洗浄後触媒2、及び再生触媒2を得た。再生触媒2中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.920であった。
[Example 2]
A washed
得られた再生触媒2の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒2中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例3]
3wt%硝酸水溶液の代わりに、水を用いる以外は、実施例1と同様にして洗浄後触媒3、及び再生触媒3を得た。再生触媒3中に含まれる銅元素の濃度は1.6重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.7重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.917であった。
[Example 3]
A washed
得られた再生触媒3の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒3中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
Chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例4]
3wt%硝酸水溶液の代わりに、3wt%塩酸水溶液を用いる以外は、実施例1と同様にして洗浄後触媒4、及び再生触媒4を得た。再生触媒4中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.00重量%であり、平均真球度は0.921であった。
[Example 4]
A
得られた再生触媒4の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒4中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例5]
実施例1に記載の方法にて調製したウェットケーキ1を80℃で3hr乾燥した後、420℃で3hr焼成し、洗浄後触媒5を得た。
[Example 5]
The
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒5を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒5を得た。再生触媒5中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.923であった。
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒5の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒5中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
Chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例6]
実施例1と同様の方法により、ウェットケーキ1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これにウェットケーキ1を119.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒6を得た。再生触媒6中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%であり、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.917であった。
[Example 6]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution, 119.0 g of
得られた再生触媒6の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒6中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
Chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例7]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水12.5gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒7を得た。再生触媒7中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.920であった。
[Example 7]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 12.5 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒7の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒7中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated
[実施例8]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水125gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒8を得た。再生触媒8中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.921であった。
[Example 8]
A
In a 500-ml glass eggplant flask, 125 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒8の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒8中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 8 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 8 with oxygen.
[実施例9]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25.0gと塩化第二銅(和光純薬、特級)2.89g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)3.25g、塩化カリウム(和光純薬、特級)1.53gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒9を得た。再生触媒9中に含まれる銅元素の濃度は2.5重量%、カリウム元素の濃度は1.5重量%、サマリウム元素の濃度は2.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であった。得られた再生触媒9とシリカ担体1を重量比で6:4となるように混合し、混合触媒1を得た。混合触媒1の平均真球度は0.915であった。
[Example 9]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 25.0 g of water, 2.89 g of cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade), 3.25 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemicals, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemicals) 1.53 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
混合触媒1の塩素収率、及び流動性を上記の方法により測定、評価した。結果を、混合触媒1中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the
[実施例10]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水37.5gと塩化第二銅(和光純薬、特級)6.21g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)6.98g、塩化カリウム(和光純薬、特級)3.30gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒10を得た。再生触媒10中に含まれる銅元素の濃度は5.0重量%、カリウム元素の濃度は3.0重量%、サマリウム元素の濃度は5.0重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であった。得られた再生触媒10とシリカ担体1を重量比で3:7となるように混合し、混合触媒2を得た。混合触媒2の平均真球度は0.912であった。
[Example 10]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 37.5 g of water, 6.21 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 6.98 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical) , Special grade) 3.30 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
混合触媒2の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、混合触媒2中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。
The chlorine yield and fluidity of the
[実施例11]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)1.89g、塩化ナトリウム(和光純薬、特級)1.20gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒11を得た。再生触媒11中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、ナトリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.919であった。
[Example 11]
A
In a 500-ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.89 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), sodium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) ) 1.20 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒11の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒11中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 11 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 11 with oxygen.
[実施例12]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化ユウロピウム・六水和物(和光純薬、特級)1.90g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒12を得た。再生触媒12中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、ユウロピウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.917であった。
[Example 12]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.90 g of europium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒12の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒12中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 12 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy value of the lanthanoid element in the regenerated catalyst 12 with oxygen.
[実施例13]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化ネオジム・六水和物(和光純薬、特級)1.86g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒13を得た。再生触媒13中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、ネオジム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.915であった。
[Example 13]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemical, special grade), 1.86 g of neodymium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemical, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemical, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒13の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒13中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 13 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 13 with oxygen.
[実施例14]
実施例1と同様の方法により、洗浄後触媒1を得た。
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)1.68g、塩化プラセオジウム・七水和物(和光純薬、特級)1.94g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.90gを加えて水溶液とし、これに洗浄後触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒14を得た。再生触媒14中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、プラセオジウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.01重量%であり、平均真球度は0.920であった。
[Example 14]
A
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 1.68 g of cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade), 1.94 g of praseodymium chloride heptahydrate (Wako Pure Chemicals, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) 0.90 g was added to make an aqueous solution. After washing, 50.0 g of
得られた再生触媒14の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒14中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 14 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 14 with oxygen.
[実施例15]
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)0.56g、塩化サマリウム・六水和物(和光純薬、特級)0.50g、塩化カリウム(和光純薬、特級)0.23gを加えて水溶液とし、これに劣化触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒15を得た。再生触媒15中に含まれる銅元素の濃度は1.5重量%、カリウム元素の濃度は0.9重量%、サマリウム元素の濃度は1.5重量%、ニッケル元素の濃度は0.09重量%であり、平均真球度は0.919であった。
[Example 15]
In a 500 ml glass eggplant flask, 25 g of water, 0.56 g of cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade), 0.50 g of samarium chloride hexahydrate (Wako Pure Chemicals, special grade), potassium chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) ) 0.23 g was added to make an aqueous solution, 50.0 g of the deteriorated
得られた再生触媒15の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒15中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 15 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 15 with oxygen.
[実施例16]
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)0.28gを加えて水溶液とし、これに劣化触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒16を得た。再生触媒16中に含まれる銅元素の濃度は1.2重量%、カリウム元素の濃度は0.58重量%、サマリウム元素の濃度は1.03重量%、ニッケル元素の濃度は0.10重量%であり、平均真球度は0.914であった。
[Example 16]
Add 25 g of water and 0.28 g of cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) to a 500 ml glass eggplant flask to make an aqueous solution, add 50.0 g of deteriorated
得られた再生触媒16の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒16中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 16 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy values of the lanthanoid elements in the regenerated catalyst 16 with oxygen.
[実施例17]
500mlガラス製ナスフラスコに水25gと塩化第二銅(和光純薬、特級)0.046gを加えて水溶液とし、これに劣化触媒1を50.0g加え、ロータリーエバポレーターを用いて、80℃で蒸発乾固し、再生触媒17を得た。再生触媒17中に含まれる銅元素の濃度は0.94量%、カリウム元素の濃度は0.58重量%、サマリウム元素の濃度は1.03重量%、ニッケル元素の濃度は0.10重量%であり、平均真球度は0.918であった。
[Example 17]
Add 25 g of water and 0.046 g of cupric chloride (Wako Pure Chemicals, special grade) to a 500 ml glass eggplant flask to make an aqueous solution, add 50.0 g of deteriorated
得られた再生触媒17の塩素収率、及び流動性を前記した方法により測定、評価した。結果を、再生触媒17中のランタノイド元素の酸素との結合解離エネルギー値とともに表2に示す。 The chlorine yield and fluidity of the obtained regenerated catalyst 17 were measured and evaluated by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the bond dissociation energy value of the lanthanoid element in the regenerated catalyst 17 with oxygen.
本発明によれば、流動層反応器内において、性能が低下した劣化触媒を効率よく、経済的に、高い回収率で再生することができ、触媒の初期性能を回復した、すなわち、触媒活性が高く、触媒寿命が長く、安価で安定供給が可能であって、固着を生じず高い流動性を長期にわたって維持し得る、流動層反応器での反応に好適な塩素製造用再生触媒を高収率で提供できる。 According to the present invention, in a fluidized bed reactor, a deteriorated catalyst having a reduced performance can be efficiently and economically regenerated with a high recovery rate, and the initial performance of the catalyst has been recovered, that is, the catalytic activity is improved. High yield of a regenerated catalyst for chlorine production suitable for reaction in a fluidized bed reactor that is high, has a long catalyst life, can be stably supplied at low cost, and can maintain high fluidity for a long time without sticking. Can be provided at.
また、本発明の塩素の製造方法によれば、塩素を長期にわたり安定して連続的かつ効率的に、そして、より経済的に製造することができる。本発明の触媒の活性維持方法によれば、触媒の優れた反応活性及び高い流動安定性を長期にわたって維持し、プラントの性能を長期に確保できる。 Further, according to the chlorine production method of the present invention, chlorine can be produced stably, continuously and efficiently over a long period of time, and more economically. According to the catalyst activity maintaining method of the present invention, the excellent reaction activity and high flow stability of the catalyst can be maintained over a long period of time, and the performance of the plant can be ensured over a long period of time.
さらに、本発明によれば、劣化した触媒を効率よく再利用できるため、環境への負荷を最小限にすることが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, the deteriorated catalyst can be reused efficiently, so that the burden on the environment can be minimized.
1 生成ガス
2 ガラス反応管(内径:16mm)
3 ヒーター
4 触媒層
5 ガラスフィルター
6 石英砂
7 原料ガス
1 generated
3
Claims (18)
前記劣化触媒は、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒である
ことを特徴とする塩素製造用再生触媒の製造方法。 Regeneration for chlorine production, including one or more treatment steps of impregnating a deteriorated catalyst used in producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen using a fluidized bed reactor once or twice. A method for producing a catalyst,
The deterioration catalyst is a porous particle having an active component containing (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C) a lanthanoid element whose bond dissociation energy with oxygen at 298K satisfies 100 to 185 kcal / mol. A method for producing a regenerated catalyst for producing chlorine, characterized in that the catalyst is a catalyst supported on a carrier.
前記劣化触媒は、流動層反応器を用いて、塩化水素を酸素により酸化して塩素を製造する際に使用した触媒であり、かつ(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒である、
ことを特徴とする劣化触媒の再生方法。 A method for regenerating a deteriorated catalyst, wherein the deteriorated catalyst is treated by impregnating a solution containing copper once or twice or more.
The deterioration catalyst is a catalyst used when producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen using a fluidized bed reactor, and (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C ) An active component containing a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen at 298 K of 100 to 185 kcal / mol is a catalyst supported on a porous particle carrier.
A method for regenerating a deteriorated catalyst.
前記流動層反応器の抜出口から、前記触媒の一部を抜き出し、抜き出した触媒に、少なくとも銅を含む溶液を1回または2回以上含浸させる処理を行い、得られた触媒を流動層反応器に装入する工程を含み、
前記抜き出した触媒は、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒を含む、
ことを特徴とする塩素の製造方法。 In the fluidized bed reactor, a catalyst is used to oxidize hydrogen chloride with oxygen to produce chlorine, and the content of copper element in the total catalyst contained in the fluidized bed reactor is: 0.3 wt% or more and 4.5 wt% or less per 100 wt% of the total catalyst,
A part of the catalyst is extracted from the outlet of the fluidized bed reactor, and the extracted catalyst is impregnated with a solution containing at least copper once or twice, and the obtained catalyst is used in the fluidized bed reactor. Including the process of charging
The extracted catalyst has an active component containing (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C) a lanthanoid element whose bond dissociation energy with oxygen at 298K satisfies 100 to 185 kcal / mol. Including a catalyst supported on a carrier of particles,
A method for producing chlorine characterized by the above.
前記流動層反応器中に含まれる全触媒の銅元素の含有量が、全触媒100重量%あたり、0.3重量%以上、4.5重量%以下であり、
前記抜き出した触媒が、(A)銅元素、(B)アルカリ金属元素、および(C)298Kにおける酸素との結合解離エネルギーが100〜185kcal/molを満たすランタノイド元素を含む活性成分が、多孔質の粒子の担体に担持された触媒を含む、
ことを特徴とする塩素製造用触媒の活性維持方法。 A part of the catalyst for producing chlorine used for producing chlorine by oxidizing hydrogen chloride with oxygen is extracted from the outlet of the fluidized bed reactor, and a solution containing at least copper is extracted once or two in the extracted catalyst. It is a method of maintaining the activity of the catalyst while regenerating the catalyst, performing the impregnation process more than once, and charging the obtained catalyst into the fluidized bed reactor,
The content of copper element in all catalysts contained in the fluidized bed reactor is 0.3 wt% or more and 4.5 wt% or less per 100 wt% of the total catalyst,
The extracted catalyst is composed of (A) a copper element, (B) an alkali metal element, and (C) an active component containing a lanthanoid element satisfying a bond dissociation energy with oxygen at 298K of 100 to 185 kcal / mol. Including a catalyst supported on a carrier of particles,
A method for maintaining the activity of a catalyst for producing chlorine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010209712A JP5388974B2 (en) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010209712A JP5388974B2 (en) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012061450A JP2012061450A (en) | 2012-03-29 |
JP5388974B2 true JP5388974B2 (en) | 2014-01-15 |
Family
ID=46057743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010209712A Active JP5388974B2 (en) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5388974B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115350707B (en) * | 2022-08-08 | 2024-03-26 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | Application of copper-lanthanum alloy catalyst in preparing chlorine by hydrogen chloride oxidation |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2988999B2 (en) * | 1989-11-22 | 1999-12-13 | 三井化学株式会社 | Catalyst regeneration method |
JP3270670B2 (en) * | 1994-11-14 | 2002-04-02 | 三井化学株式会社 | Catalyst for the production of chlorine from hydrogen chloride |
JP3788530B2 (en) * | 1996-07-09 | 2006-06-21 | 三井化学株式会社 | Catalyst regeneration method |
EP2198959A4 (en) * | 2007-09-27 | 2014-06-04 | Mitsui Chemicals Inc | Catalyst, method for producing the same, and method for producing chlorine using the catalyst |
JP5015057B2 (en) * | 2008-04-09 | 2012-08-29 | 三井化学株式会社 | Catalyst for synthesis of chlorine and method for producing the same, and method for synthesizing chlorine using the catalyst |
JP5289132B2 (en) * | 2009-03-26 | 2013-09-11 | 三井化学株式会社 | Catalyst for producing chlorine and method for producing chlorine using the catalyst |
-
2010
- 2010-09-17 JP JP2010209712A patent/JP5388974B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012061450A (en) | 2012-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5468065B2 (en) | Catalyst for producing chlorine and method for producing chlorine using the catalyst | |
KR101430775B1 (en) | Catalyst for producing hydrocarbon from synthetic gas, method for producing catalyst, method for regenerating catalyst, and method for producing hydrocarbon from synthetic gas | |
JP4808688B2 (en) | Catalyst for producing hydrocarbons from synthesis gas, catalyst production method, catalyst regeneration method, and method for producing hydrocarbons from synthesis gas | |
CN104549360A (en) | Catalyst for producing chlorine by catalytic oxidation of hydrogen chloride | |
TWI498159B (en) | Catalyst and process | |
JP5388974B2 (en) | Method for producing regenerated catalyst for chlorine production, method for regenerating degraded catalyst, method for producing chlorine, and method for maintaining activity of catalyst for chlorine production | |
CN102140054B (en) | Preparation method of tetrafluoromethane | |
JP7075794B2 (en) | Manufacturing method of catalyst for ammonia synthesis | |
CN109952270B (en) | Method for producing chlorine by hydrogen chloride oxidation | |
JP5503732B2 (en) | Chlorine production method | |
JP2006088058A (en) | Catalyst carrier, method for producing catalyst carrier, catalyst, method for producing ammonia and reactor | |
JP5563937B2 (en) | Chlorine production method | |
JP5143610B2 (en) | Method for producing catalyst for producing ethylene oxide | |
WO2018123787A1 (en) | Method for manufacturing low-temperature oxidation catalyst | |
JP5289132B2 (en) | Catalyst for producing chlorine and method for producing chlorine using the catalyst | |
JPH09173842A (en) | High dispersion-type catalyst for vapor modification and manufacture of hydrogen | |
JP5289131B2 (en) | Fluidized bed catalyst for chlorine production and method for producing chlorine using the catalyst | |
JP2010248062A (en) | Method of manufacturing chlorine from hydrogen chloride using fluidized bed reactor | |
CN114558603B (en) | Nitrogen-doped hollow hierarchical pore carbon microsphere with high oxygen content and preparation method and application thereof | |
JP6920952B2 (en) | Catalysts for producing hydrocarbons from syngas, methods for producing catalysts, and methods for producing hydrocarbons from syngas | |
JP2011224554A (en) | Catalyst for decomposing ammonia, method for producing the catalyst, and method for producing hydrogen using the catalyst | |
JP5916329B2 (en) | Catalyst for producing ethylene oxide, method for producing the catalyst, and method for producing ethylene oxide | |
JP2022135912A (en) | Reductant, method for producing gas and method for increasing conversion efficiency | |
JP2010228952A (en) | Method for producing chlorine form hydrogen chloride using fluidizing bed reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120911 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130924 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131001 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131008 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5388974 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |