低溫下鐵和氧化鐵催化劑催化尾氯脫氫性能的研究.pdf

1、氯堿工業(yè)在我國工業(yè)中占據(jù)著十分關(guān)鍵的位置，同時，我國氯堿產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界前列，傳統(tǒng)電解生產(chǎn)方法生成的尾氯成分復(fù)雜，因含有氫氣，使尾氯的后續(xù)處理和應(yīng)用存在安全風(fēng)險，氫氣的濃度超出4％時會發(fā)生爆炸，所以安全脫除尾氯中的氫氣成為氯堿行業(yè)十分關(guān)鍵的問題。
　　本次研究按照工業(yè)上尾氯含量組成即Cl2（65%～80%），O2（8%～10%），H2（1.5%～4%）和少量N2，進行配制反應(yīng)氣，選用固定床反應(yīng)裝置進行反應(yīng)，采用廉價物質(zhì)鐵和氧化鐵作

2、為催化劑，在脫氫實驗過程中通過催化氫氣與混合氣中其它兩種氣體氯氣和氧氣反應(yīng)來實現(xiàn)安全除氫的目的。由于鐵和氧化鐵性質(zhì)活潑，在反應(yīng)體系容易發(fā)生氯化，所以本實驗在探究脫氫反應(yīng)性能的同時也探索了氯化鐵的生成量。根據(jù)實驗結(jié)果能夠得到以下結(jié)論：
　　一、作為催化尾氯脫氫催化劑，鐵粉和80-100目鐵催化劑具有較好的催化性能，兩者在尾氯脫氫性能上具有相似的催化特點:催化脫氫反應(yīng)時，催化效果起始較好，110℃下反應(yīng)時，氫氣轉(zhuǎn)化率能達到99%，但氫

3、氣轉(zhuǎn)化率下降較快，反應(yīng)240 min后，氫氣轉(zhuǎn)化率變?yōu)?7%，在較低溫度下氫氯反應(yīng)選擇性高，較高溫下氫氧反應(yīng)選擇性高。
　　二、分子篩、活性炭、吸水樹脂三種物質(zhì)以鐵為基準(zhǔn)分別按照一定的百分比與鐵機械混合進行催化尾氯脫氫，結(jié)果表明，與鐵粉機械混合時，分子篩在50%時催化效果最好，達到74.61%，活性炭100%時達到最佳值90.61%，吸水樹脂100%時達到85.38%。與80-100目鐵機械混合時，分子篩50%時氫氣轉(zhuǎn)化率達到84

4、.02%，活性炭100%時達到85.63%，吸水樹脂150%時達到82.35%。從整體上看，與鐵粉機械混合后催化活性為:活性炭>吸水樹脂>分子篩，與80-100目鐵機械混合后，三種物質(zhì)含量低于100%時，與分子篩混合催化活性好，含量高于100%，與活性炭混合效果最佳。
　　三、氧化鐵分別從非負載和負載型兩方面進行探究，結(jié)果顯示， Fe2O3/Al2O3催化劑催化效果優(yōu)于Fe2O3催化劑，穩(wěn)定性也要高于非負載氧化鐵。在選擇性方面都呈

5、現(xiàn)出氫氯反應(yīng)選擇性高于氫氧反應(yīng)選擇性。Fe2O3催化劑催化尾氯脫氫時70℃時氫氣轉(zhuǎn)化率為75.56%，F(xiàn)e2O3/Al2O3催化劑催化脫氫反應(yīng)時最佳反應(yīng)條件為：負載量3%，焙燒溫度500℃，反應(yīng)溫度70℃，此時氫氣轉(zhuǎn)化率達到84.11%。根據(jù)XRD、XPS、SEM、N2吸附脫附表征顯示，氧化鐵在載體表面分散性好，載體基本穩(wěn)定未發(fā)生改變，反應(yīng)后催化劑表面變粗糙。
　　四、鐵催化劑催化脫氫反應(yīng)時會發(fā)生氯化生成氯化鐵和氯化亞鐵，鐵粉反應(yīng)