KR20110107326A - 염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법 - Google Patents

염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110107326A
KR20110107326A KR1020117014309A KR20117014309A KR20110107326A KR 20110107326 A KR20110107326 A KR 20110107326A KR 1020117014309 A KR1020117014309 A KR 1020117014309A KR 20117014309 A KR20117014309 A KR 20117014309A KR 20110107326 A KR20110107326 A KR 20110107326A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
hydrogen chloride
oxidation
oxygen
gas stream
Prior art date
Application number
KR1020117014309A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101747974B1 (ko
Inventor
기도 헨제
하이코 우르텔
마르틴 제징
마르틴 카르헤스
토르스텐 폰 페렌
토니 쿠스투라
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20110107326A publication Critical patent/KR20110107326A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101747974B1 publication Critical patent/KR101747974B1/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/90Regeneration or reactivation
    • B01J23/96Regeneration or reactivation of catalysts comprising metals, oxides or hydroxides of the noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462Ruthenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12Treating with free oxygen-containing gas
    • B01J38/30Treating with free oxygen-containing gas in gaseous suspension, e.g. fluidised bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/42Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst using halogen-containing material
    • B01J38/44Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst using halogen-containing material and adding simultaneously or subsequently free oxygen; using oxyhalogen compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/03Preparation from chlorides
    • C01B7/04Preparation of chlorine from hydrogen chloride
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은
a) 100∼800℃의 온도에서 염화수소 및 임의로 불활성 기체를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 환원시키는 단계,
b) 150∼800℃의 온도에서 산소를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 다시 하소시키는 단계
를 포함하는, 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.

Description

염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법{PROCESS FOR REGENERATING A CATALYST COMPRISING RUTHENIUM OXIDE FOR THE OXIDATION OF HYDROGEN CHLORIDE}
본 발명은 염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법 및 촉매의 재생을 포함하는 염화수소의 산화 방법에 관한 것이다.
1868년 디컨(Deacon)이 개발한 염화수소의 접촉 산화 방법에서, 염화수소는 발열 평형 반응에서 산소에 의하여 염소로 산화된다. 염화수소에서 염소로의 전환에 의하여 클로르알칼리 전해질에 의한 수산화나트륨의 생성으로부터 염소 생성을 분리시키는 것이 가능하다. 염소의 세계적 수요가 수산화나트륨에 대한 수요보다 빠르게 증가하고 있으므로 이러한 분리는 매력적이다. 또한, 염화수소는 예컨대 포스겐화 반응에서, 예를 들어 이소시아네이트 제조에서 공생성물로서 다량으로 수득된다.
염화수소의 산화에 빈번히 사용되는 촉매는 불활성 지지체 물질 상의 산화루테늄(Ru02)을 포함한다. 통상적인 불활성 지지체 물질은 알루미늄, 규소 및 티타늄의 산화물, 예컨대 알파-Al203이다. 이 촉매의 활성은 지지체 상의 Ru02 입자의 크기에 따라 달라진다. 입자가 작을수록, 활성 성분의 비표면적이 커지므로 촉매가 더 활성이 된다. 반응 조건 하에서의 시간이 증가함에 따라, 촉매가 노화되는데, 이것은 특히 Ru02 미소결정이 성장한 결과라 할 수 있다. 이러한 성장은 촉매 지지체의 표면에서 Ru02 입자의 이동으로 인한 것이다. 특정 미소결정 크기를 초과하면, 촉매는 온도가 증가하여도 더이상 원하는 전환을 유도할 수 없을 정도로 탈활성화된다.
JP-A2007-7521호는 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매의 재활성화 방법을 개시하는데, 여기서는 탈활성화된 촉매를 200∼400℃에서 산화 또는 환원 특성을 갖지 않고 산성도 염기성도 아닌 불활성 기체 또는 산소와 접촉시킨다. 거론되는 불활성 기체는 증기, 질소, 아르곤 및 헬륨이다. 실시예에서는, 산화알루미늄 및 이산화티탄의 혼합물 상의 산화루테늄을 포함하는 촉매를 약 280℃의 온도에서 순수한 산소로 처리하여 재활성화시킨다. 다른 실시예에서는, 촉매를 약 280℃에서 질소로 처리하여 재활성화시킨다.
본 발명의 목적은 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 적어도 부분적으로 탈활성화된 염화수소 산화 촉매의 간단한 재생 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 바람직하게는 염화수소 산화 반응기 자체 내에서 실시될 수 있어야 한다.
이 목적은
a) 100∼800℃, 바람직하게는 300∼500℃의 온도에서 염화수소 및 임의로 불활성 기체를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 환원시키는 단계,
b) 150∼800℃, 바람직하게는 200∼450℃의 온도에서 산소를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 다시 하소시키는 단계
를 포함하는, 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매의 재생 방법에 의하여 달성된다.
Ru02는 염화수소에 의하여 환원될 수 있다고 발견되었다. 상기 환원은 RuCl3를 거쳐 루테늄 원소로 진행된다고 추정된다. 따라서, 산화루테늄을 포함하는 부분적으로 탈활성화된 촉매가 염화수소로 처리될 경우, 산화루테늄은 충분히 장시간의 처리 후 루테늄으로 정량적으로 환원된다고 추정할 수 있다. 이러한 환원은 Ru02 미소결정을 파괴하고 지지체 상에 루테늄 원소로서, 염화루테늄과 루테늄 원소의 혼합물로서 또는 염화루테늄으로서 존재할 수 있는 루테늄을 재분산시킨다. 환원 후, 루테늄은 산소 포함 기체, 예컨대 공기에 의하여 촉매적으로 활성인 Ru02로 재산화될 수 있다. 이러한 식으로 수득되는 촉매는 다시 대략 새로운 촉매의 활성을 갖는 것으로 발견되었다. 상기 공정의 이점은 촉매가 반응기 내에서 인시츄로 재생될 수 있어 반응기로부터 제거되어야 할 필요가 없다는 것이다.
디컨법(Deacon process)으로도 공지된 촉매법에서는, 염화수소가 발열 평형 반응에서 산소에 의하여 염소로 산화되면서 수증기가 발생한다. 통상적인 반응 온도는 150∼500℃ 범위이고, 통상적인 반응 압력은 1∼25 bar 범위이다. 산소는 보통 초과 화학량론 양으로 사용된다. 예컨대, 2∼4배 과량의 산소가 통상적이다. 선택성 감소를 우려할 필요가 없으므로, 비교적 고압에서, 따라서 대기압에서보다 긴 체류 시간에서 작업하는 것이 경제적으로 유리할 수 있다.
본 발명 방법에 의하여 재생된 촉매는 지지체로서 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화티탄 또는 이산화지르코늄 상에 산화루테늄을 포함한다. 바람직한 지지체는 이산화규소, 산화알루미늄 및 이산화티탄이고, 산화알루미늄 및 이산화티탄이 특히 바람직하다.
매우 특히 바람직한 지지체는 알파-알루미늄 산화물이다.
예컨대 염화루테늄을 지지체에 도포한 다음 건조시키거나 또는 건조 및 하소하여 적합한 촉매를 수득할 수 있다. 적합한 촉매는 예컨대 금, 팔라듐, 백금, 오스뮴, 이리듐, 은, 구리 또는 레늄과 같은 다른 귀금속의 화합물을 더 포함할 수 있다.
염화수소의 접촉 산화가 실시되는 통상적인 반응 장치는 고정상 또는 유동상 반응기이다. 염화수소의 산화는 복수의 단에서 실시될 수 있다.
염화수소의 접촉 산화는 단열적으로 또는 바람직하게는 등온으로 또는 대략 등온으로, 회분식, 바람직하게는 연속식으로, 이동상 또는 고정상 공정으로서 실시될 수 있다. 이것은 바람직하게는 유동상 반응기에서 320∼400℃의 온도 및 2∼8 bar의 압력에서 실시된다.
등온 또는 대락 등온 조작 방식에서, 추가로 중간 냉각하면서 복수의, 즉 2∼10의, 바람직하게는 2∼6의, 특히 바람직하게는 2∼5의 , 특히 2 또는 3의 직렬 연결된 반응기를 사용할 수도 있다. 산소는 제1 반응기의 상류에서 염화수소와 함께 모두 첨가되거나 여러 반응기에 걸쳐 분배 첨가될 수 있다. 개개 반응기의 이러한 직렬 배열은 단일 장치로 통합될 수도 있다.
일 구체예에서, 흐름 방향으로 촉매 활성이 증가하는 구조화된 촉매상을 고정상 반응기에서 사용한다. 촉매상의 이러한 구조화는 촉매 지지체를 활성 조성물로 상이하게 함침시키거나 또는 촉매를 불활성 물질로 상이하게 희석함으로써 달성될 수 있다. 사용될 수 있는 불활성 물질은 예컨대 이산화티탄, 이산화지르코늄 또는 이들의 혼합물, 산화알루미늄, 동석, 세라믹, 유리, 흑연 또는 스테인레스강의 고리, 원통 또는 구이다. 성형 촉매체의 바람직한 사용의 경우, 불활성 물질은 바람직하게는 유사한 외부 치수를 가져야한다.
적합한 성형 촉매체는 임의의 형상이며, 펠릿형, 고리형, 원통형, 성상, 차바퀴형 또는 구형이 바람직하고, 고리형, 원통형 또는 성상 압출물이 특히 바람직하다.
촉매는 또한 평균 입도 10∼200 미크론의 분말 형태로 유동상 촉매로서 사용될 수 있다. 촉매는 바람직하게는 유동상 촉매로서 사용된다.
지지된 루테늄 촉매는 예컨대 지지체 물질을 RuCl3 수용액 및 적절할 경우 도핑을 위한 촉진제로 함침시킴으로서 바람직하게는 염화물 형태로 수득될 수 있다. 촉매의 성형은 지지체 물질의 함침 후에 또는 바람직하게는 그 전에 실시할 수 있다.
도핑을 위한 적합한 촉진제는 리튬, 나트륨, 칼륨, 류비듐 및 세슘, 바람직하게는 리튬, 나트륨 및 칼륨, 특히 바람직하게는 칼륨과 같은 알칼리 금속, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨, 바람직하게는 마그네슘 및 칼슘, 특히 바람직하게는 마그네슘과 같은 알칼리 토금속, 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴, 바람직하게는 스칸듐, 이트륨, 란타늄 및 세륨, 특히 바람직하게는 란타늄 및 세륨과 같은 희토류 금속, 또는 이들의 혼합물이다.
지지체 금속은 함침 및 도핑 후 건조되고 적절할 경우 100∼500℃, 바람직하게는 100∼400℃의 온도에서, 예컨대 질소, 아르곤 또는 공기 분위기 하에 하소될 수 있다. 이것은 바람직하게는 먼저 100∼200℃에서 건조된 후 200∼400℃에서 하소된다.
반응기 입구에서 염화수소 대 산소의 부피비는 일반적으로 1:1∼20:1, 바람직하게는 2:1∼8:1, 특히 바람직하게는 2:1∼5:1 범위이다.
산화루테늄을 포함하는 촉매의 재생은 일반적으로 촉매의 활성이 원래 활성의 50% 미만, 바람직하게는 30% 미만으로 떨어졌을 때 실시된다.
제1 단계 a)에서, 촉매는 100∼800℃, 바람직하게는 300∼500℃, 특히 바람직하게는 330∼450℃, 특히 380∼430℃의 온도에서 염화수소 및 임의로 불활성 기체를 포함하는 기체 스트림에 의하여 환원된다. 염화수소를 포함하는 기체 스트림은 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체 또는 추가의 희가스를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 기체 스트림은 적어도 10∼100 부피%, 바람직하게는 50∼100 부피%의 염화수소를 포함한다. 기체 처리량은 촉매 1 kg당 일반적으로 0.1∼1 kg, 바람직하게는 0.3∼1 kg의 가스이다. 처리 시간은 예컨대 1∼36 시간이다. 처리압은 일반적으로 1∼5 bar이다.
단계 b)에서, 촉매는 산소 포함 기체 스트림 중에서 100∼800℃, 바람직하게는 200∼450℃, 특히 바람직하게는 330∼400℃의 온도에서 다시 하소된다. 기체 스트림의 산소 함량은 일반적으로 1∼100 부피%, 바람직하게는 1∼30 부피%, 특히 바람직하게는 10∼30 부피%이다. 기체 스트림은 산소 외에 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체 또는 추가의 희가스, 바람직하게는 질소를 포함할 수 있다. 기체 처리량은 촉매 1 kg당 일반적으로 0.1∼1 kg, 바람직하게는 0.3∼1 kg의 가스이다. 처리 시간은 예컨대 10∼120분이다.
본 발명은 또한
i) 염화수소를 포함하는 스트림 및 산소를 포함하는 스트림을 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매를 포함한 산화 반응기로 도입하고 촉매가 활성이 감소될 때까지 상기 촉매 상에서 염화수소를 염소로 산화시키는 단계,
ii) 촉매를 재생하는 단계,
iii) 단계 ii)에서 수득된 재생 촉매 상에서 단계 i)에 따라 염화수소를 염소로 계속 산화시키는 단계
를 포함하는 염화수소의 접촉 산화 방법을 제공한다.
재생 단계 ii)는 탈활성화 재개 후 반복될 수 있다. 원칙적으로, 본 발명에 따른 재생은 원하는 만큼 자주 실시될 수 있다.
단계 i) 내지 iii), 즉 염화수소의 산화 및 촉매 재생은 하나의 동일한 반응기에서 실시될 수 있다. 본 발명의 이점은 촉매를 반응기로부터 제거하여 다른 반응기로 옮겨 재생시킬 필요가 없다는 것이다.
본 발명은 이하의 실시예로 예시된다.
실시예
실시예 1
585 g의 사용된 촉매(α-Al203 상의 Ru02)를 직경이 44 mm이고 높이가 990 mm이며 상 높이가 300∼350 mm인 유동상 반응기에서 195 표준 lㆍh-1의 HCl 및 97.5 표준 lㆍh-1의 O2를 사용하여 400℃에서 작동시킨다. 촉매는 평균 직경 50 미크론(d50)의 분말 형태이다. 61%의 염화수소 전환이 수득된다. 이어서 산소를 24 시간 동안 400℃에서 끄고 292.5 표준 lㆍh-1의 HCl을 대신 촉매 상에 통과시킨다. 24 시간 후, 조작을 원래 조건으로 다시 변화시켜 4%의 HCl 전환을 얻는다. 기체를 60 표준 lㆍh-1의 O2 및 240 표준 lㆍh-1의 N2로 변화시키고 400℃에서 30분 동안 다시 하소하여 촉매를 재활성화한다. 이러한 처리 후, 촉매는 400℃에서 195 표준 lㆍh-1의 HCl 및 97.5 표준 lㆍh-1의 O2를 이용하여 83%의 HCl 전환을 나타낸다.
실시예 2
21 kg의 사용된 촉매(α-Al203 상의 Ru02)를 직경이 108 mm이고 높이가 4∼4.5 m이며 상 높이가 2.5∼3 m인 유동상 반응기에서 10.5 kgㆍh-1의 HCl, 4.6 kgㆍh-1의 O2 및 0.9 kgㆍh-1의 N2를 사용하여 400℃에서 작동시킨다. 촉매는 평균 직경 50 미크론(d50)의 분말 형태이다. 77%의 HCl 전환이 수득된다. 이어서 산소를 20 시간 동안 400℃에서 끄고 10.0 kgㆍh-1의 HCl을 대신 촉매 상에 통과시킨다. 20 시간 후, 20 kgㆍh-1의 O2 및 8.0 kgㆍh-1의 N2 하에 30분 동안 400℃에서 촉매를 다시 하소하여 재활성화한다. 이러한 처리 후, 촉매는 400℃에서 10.5 kgㆍh-1의 HCl, 4.6 kgㆍh-1의 O2 및 0.9 kgㆍh-1의 N2를 사용하여 84%의 HCl 전환을 나타낸다.
실시예 3
α-Al203 상의 1 중량%의 Ru02
100 g의 α-Al203(분말, d = 50 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 36 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 2.1%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 4
α-Al203 상의 2 중량%의 Ru02
100 g의 α-Al203(분말, d = 50 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 36 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 4.2%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 5
α-Al203 상의 5 중량%의 Ru02
100 g의 α-Al203(분말, d = 50 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 36 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 10.5%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 6
γ-Al203 상의 2 중량%의 Ru02:
100 g의 γ-Al203(분말, d = 50 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 80 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 1.9%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 7
TiO2 (금홍석) 상의 2 중량%의 Ru02:
100 g의 TiO2(금홍석, 분말, d = 33 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 73 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 2.1%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 8
SiO2 상의 2 중량%의 Ru02:
100 g의 SiO2(분말, d = 60 ㎛)를 회전 유리 플라스크 내에서 90 ml의 염화루테늄 수용액(루테늄을 기준으로 하여 1.7%)으로 함침시킨다. 젖은 고체를 120℃에서 16 시간 동안 건조시킨다. 생성되는 건조 고체를 380℃에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시킨다.
실시예 9 내지 15
새로운 촉매의 시험
각 경우 실시예 3∼8에서 얻은 2 g의 촉매를 불활성 물질로서 118 g의 해당 지지체 물질과 혼합하고 여기에 9.0 표준 l/h의 HCl 및 4.5 표준 l/h의 O2를 유동상 반응기(d = 29 mm; 유동상의 높이: 20∼25 cm)에서 360℃에서 유리 프릿을 통해 바닥으로부터 통과시킨다.
HCL 전환은 생성되는 기체 스트림을 요오드화칼륨 용액체 통과시킨 다음 형성된 요오드를 티오황산나트륨 용액으로 적정하여 측정한다. α-Al203 상의 1 중량%의 Ru02 를 포함하는 실시예 1로부터의 촉매를 사용하여 얻은 HCl 전환은 19.0%이며 이것에 비교를 위해 1.0의 활성을 할당한다. 촉매가 1.0 중량% 초과의 Ru02의 비교 촉매를 함유하는 경우, 활성은 1.0 중량%의 Ru02 함량으로 표준화된다.
인공 노화 및 시험:
20 g의 새로운 촉매를 전기로(muffle furnace)에서 12 시간 동안 공기중에서 450℃에서 인공적으로 노화시킨다. 이러한 식으로 수득된 노화 촉매를 조사하여 상기 개시한 것과 동일한 방식으로 활성을 측정한다.
고정상에서 재생:
6.5 ml의 노화 촉매를 24 시간 동안 고정상(l = 25 cm; d = 6 mm)에서 400℃에서 3 표준 l/h의 HCl로 처리한 다음 1 시간 동안 공기 분위기 하에 360℃에서 하소한다. 이러한 식으로 수득된 재생 촉매를 조사하여 상기 개시한 방식으로 활성을 측정한다.
결과는 아래 표 1에 요약한다:
Figure pct00001
표에서 알 수 있는 바와 같이, 재생은 Ru02 로딩을 달리하고 지지체를 달리하여도 양호한 결과를 제공한다.
실시예 16
50%의 N2 및 50%의 HCl의 혼합물을 이용한 재생
585 g의 새로운 촉매(α-Al203 상의 2% Ru02)를 195.0 표준 lㆍh-1의 HCl 및 97.5 표준 lㆍh-1의 O2를 이용하여 380℃에서 작동시킨다. 74%의 HCl 전환이 수득된다. 이후 기체 흐름을 150 표준 lㆍh-1의 N2 및 20 표준 lㆍh-1의 O2로 변화시키고 촉매를 430℃에서 68 시간 동안 노화시킨다. 이 상태에서, 촉매는 195.0 표준 lㆍh-1의 HCl 및 97.5 표준 lㆍh-1의 O2를 이용하여 380℃에서 64%의 HCl 전환을 유도한다. 이어서 촉매를 300 표준 lㆍh-1의 50% N2 및 50% HCl 혼합물 하에 12 시간 동안 400℃에서 작동시킨다. 12 시간 후, 촉매를 400℃로 조절하고 30분 동안 300 표준 l/h의 공기 하에 하소한다. 이러한 처리 후, 촉매는 195.0 표준 lㆍh-1의 HCl 및 97.5 표준 lㆍh-1의 O2를 사용하여 380℃에서 78%의 HCl 전환을 나타낸다. 따라서, 노화 촉매의 재생은 또한 HCl 및 불활성 물질의 혼합물을 사용할 때 양호한 결과를 제공한다.

Claims (10)

  1. a) 100∼800℃의 온도에서 염화수소 및 임의로 불활성 기체를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 환원시키는 단계,
    b) 150∼800℃의 온도에서 산소를 포함하는 기체 스트림에서 촉매를 다시 하소시키는 단계
    를 포함하는, 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매의 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 a)는 330∼450℃에서 실시하고 단계 b)는 200∼450℃에서 실시하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 염화수소를 포함하는 기체 스트림은 10∼100 부피%의 염화수소를 포함하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 염화수소를 포함하는 기체 스트림은 불활성 기체로서 질소를 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 산소를 포함하는 기체 스트림은 1∼100 부피%의 산소를 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매는 알루미늄, 규소 및 티타늄의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 지지체 물질은 알파-알루미늄 산화물인 방법.
  8. i) 염화수소를 포함하는 스트림 및 산소를 포함하는 스트림을 지지체 물질 상의 산화루테늄을 포함하는 염화수소 산화 촉매를 포함한 산화 반응기로 도입하고 촉매 활성이 감소될 때까지 상기 촉매 상에서 염화수소를 염소로 산화시키는 단계,
    ii) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 촉매를 재생하는 단계,
    iii) 단계 ii)에서 수득된 재생 촉매 상에서 단계 i)에 따라 염화수소를 염소로 계속 산화시키는 단계
    를 포함하는 염화수소의 접촉 산화 방법.
  9. 제8항에 있어서, 단계 i) 내지 iii)을 동일한 반응기에서 실시하는 것인 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 유동상 반응기에서 실시하는 것인 방법.
KR1020117014309A 2008-12-30 2009-12-28 염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법 KR101747974B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08173097.0 2008-12-30
EP08173097 2008-12-30
PCT/EP2009/067938 WO2010076296A1 (de) 2008-12-30 2009-12-28 Verfahren zur regenerierung eines rutheniumoxid enthaltenden katalysators für die chlorwasserstoff-oxidation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110107326A true KR20110107326A (ko) 2011-09-30
KR101747974B1 KR101747974B1 (ko) 2017-06-15

Family

ID=42046300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117014309A KR101747974B1 (ko) 2008-12-30 2009-12-28 염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9610567B2 (ko)
EP (1) EP2384239B1 (ko)
JP (1) JP5642703B2 (ko)
KR (1) KR101747974B1 (ko)
CN (1) CN102271807B (ko)
ES (1) ES2396758T3 (ko)
PL (1) PL2384239T3 (ko)
PT (1) PT2384239E (ko)
WO (1) WO2010076296A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8597407B2 (en) 2008-12-17 2013-12-03 Basf Se Method for removing contaminants from gas flows containing water
ES2462496T3 (es) * 2008-12-30 2014-05-23 Basf Se Procedimiento para la recuperación de rutenio a partir de catalizadores usados que contienen óxido de rutenio
WO2010149559A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-29 Basf Se VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON CHLOR AUS HCl
US9248436B2 (en) 2010-08-26 2016-02-02 Basf Se Highly active shift catalysts
CN103285882B (zh) * 2012-02-27 2015-04-15 清华大学 失活催化剂的再生方法
EP3403723A1 (de) * 2017-05-19 2018-11-21 Covestro Deutschland AG Verfahren zur regeneration eines vergifteten, ruthenium oder rutheniumverbindungen enthaltenden katalysators
KR102262496B1 (ko) * 2018-12-21 2021-06-07 한화솔루션 주식회사 염소 제조용 산화루테늄 담지 촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된 촉매
KR102287846B1 (ko) * 2018-12-21 2021-08-06 한화솔루션 주식회사 염소 제조를 위한 염화수소 산화반응용 촉매 및 이의 제조방법
KR20210086146A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 한화솔루션 주식회사 염화수소 산화반응 공정용 성형촉매 및 이의 제조방법
KR20210086140A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 한화솔루션 주식회사 염화수소 산화반응용 성형촉매 및 이의 제조방법
CN115155672A (zh) * 2022-06-24 2022-10-11 西安近代化学研究所 一种氯化氢氧化催化剂的再生方法
CN115814815A (zh) * 2022-12-19 2023-03-21 浙江工业大学 一种基于合金载体的氯化氢催化氧化催化剂的制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767530B2 (ja) * 1986-04-30 1995-07-26 三井東圧化学株式会社 触媒の賦活方法
US4851380A (en) * 1986-12-19 1989-07-25 Chevron Research Company Process for regenerating sulfur contaminated reforming catalysts
DE19533660A1 (de) * 1995-09-12 1997-03-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Chlor
CN1156121A (zh) * 1995-09-12 1997-08-06 巴斯福股份公司 氯的制备
DE19533659A1 (de) * 1995-09-12 1997-03-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Chlor aus Chlorwasserstoff
DE19634192A1 (de) 1996-08-23 1998-02-26 Basf Ag Bismut-haltige Katalysatoren
JP4367381B2 (ja) 2005-06-29 2009-11-18 住友化学株式会社 塩素製造用触媒の賦活方法及び塩素の製造方法
DE102005040286A1 (de) * 2005-08-25 2007-03-01 Basf Ag Mechanisch stabiler Katalysator auf Basis von alpha-Aluminiumoxid
EP1958693A4 (en) * 2005-11-30 2011-08-17 Sumitomo Chemical Co PROCESS FOR PREPARING TRADITIONAL RUTHENIUM AND METHOD FOR PRODUCING CHLORINE
JP5041769B2 (ja) * 2006-09-06 2012-10-03 住友化学株式会社 スタートアップ方法
DE102007020444A1 (de) * 2007-04-27 2008-11-06 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Oxidation eines Chlorwasserstoffenthaltenden Gasgemisches
JP5169047B2 (ja) * 2007-07-23 2013-03-27 住友化学株式会社 塩素の製造方法
DE102008015406A1 (de) * 2008-03-22 2009-09-24 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Regeneration eines mit Schwefel in Form von Schwefelverbindungen vergifteten, Ruthenium oder Rutheniumverbindungen enthaltenden Katalysators

Also Published As

Publication number Publication date
EP2384239B1 (de) 2012-11-14
JP2012513885A (ja) 2012-06-21
US20110274613A1 (en) 2011-11-10
PL2384239T3 (pl) 2013-04-30
EP2384239A1 (de) 2011-11-09
KR101747974B1 (ko) 2017-06-15
US9610567B2 (en) 2017-04-04
WO2010076296A1 (de) 2010-07-08
PT2384239E (pt) 2013-01-29
CN102271807A (zh) 2011-12-07
CN102271807B (zh) 2013-11-20
ES2396758T3 (es) 2013-02-25
JP5642703B2 (ja) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101747974B1 (ko) 염화수소의 산화를 위한 산화루테늄 포함 촉매의 재생 방법
JP5230422B2 (ja) 機械的に安定なα−酸化アルミニウムに基く触媒
JP6595022B2 (ja) 気相酸化により塩素を製造するための触媒および方法
JP5642706B2 (ja) 塩化水素の酸化用のルテニウム及びニッケル含有触媒
JP6615670B2 (ja) 気相酸化による塩素製造のための触媒および方法
KR101663334B1 (ko) 사용된 산화루테늄 포함 촉매로부터 루테늄을 회수하는 방법
US20070292336A1 (en) Processes for the preparation of chlorine by gas phase oxidation
JP2009537449A (ja) 気相酸化による塩素の製造方法
JP2010524814A (ja) 塩化水素含有ガスストリームから無機成分を除去する吸着方法
KR20100015864A (ko) 염화수소의 산소에 의한 촉매적 기체-상 산화 (디컨 방법)를 위한 루테늄 촉매
JP5572641B2 (ja) ルテニウム並びに銀及び/又はカルシウムを含む塩化水素の酸化用触媒
KR100976437B1 (ko) 염화수소의 촉매 산화용 촉매
US20100098616A1 (en) Catalyst and process for preparing chlorine by gas phase oxidation
JP2012529415A (ja) 表面粗さの低い触媒上で塩化水素を酸化する方法
JP4487975B2 (ja) 酸化用触媒の製造方法、塩素の製造方法、並びに一酸化炭素及び/又は不飽和炭化水素の酸化方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant