一種新型無汞催化劑及其在合成氯乙烯中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型無汞催化劑及其在合成氯乙烯中的應(yīng)用。所述新型無汞催化劑通過如下方法制備獲得：將活性炭經(jīng)過酸洗干燥處理后作為載體備用；將含氮化合物溶于去離子水中，配制成浸漬液，所述氮化合物選自氨水、氨氣、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種；將前述酸洗處理后的活性炭加入含氮化合物的浸漬液中浸漬，所述含氮化合物與活性炭的質(zhì)量百分比為0.01-20％；將前述浸漬后的活性炭于60-140℃下至完全干燥，然后在氮氣氛中于400-800℃下煅燒4-6小時，制得所述新型無汞催化劑。利用本發(fā)明制備的催化劑，在催化1，2-二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出很好的催化性能。
【專利說明】一種新型無汞催化劑及其在合成氯乙烯中的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于合成氯乙烯的新型催化劑，具體涉及一種新型無汞催化劑及其在合成氯乙烯中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]聚氯乙烯(PVC)是全球第二大通用樹脂，產(chǎn)量僅低于聚乙烯(PE)，世界年生產(chǎn)量超過了 4000萬噸。
[0003]聚氯乙烯最早的合成方法是乙炔法，即在氯化汞催化作用下，乙炔與氯化氫加成合成氯乙烯，氯乙烯聚合得聚氯乙烯。此法由于使用氯化汞做催化劑，存在嚴重的汞污染問題。石油裂解制乙烯工藝成熟后，國外改用乙烯法制氯乙烯，并在上世紀80年代基本淘汰了乙炔法制氯乙烯的工藝。我國由于乙烯資源緊張而電石資源豐富，PVC生成仍以乙炔法為主。但隨著乙炔法產(chǎn)能的不斷擴大，面臨巨大的環(huán)境污染壓力。消除汞觸媒污染，使催化劑向低汞化、無汞化方向發(fā)展，控制并逐步消除汞污染，尋找合成氯乙烯的清潔催化劑及工藝路線，是目如氯喊行業(yè)急需解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種新型無汞催化劑及其在合成氯乙烯中的應(yīng)用，解決現(xiàn)有技術(shù)中乙炔法工藝普遍采用負載氯化汞催化劑、對環(huán)境污染嚴重的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種新型無汞催化劑，該催化劑通過如下步驟制備獲得:
[0007]步驟1，將活性炭經(jīng)過酸洗干燥處理后作為載體備用；所述活性炭的酸洗處理方法為:將活性炭進行酸洗，酸洗時間為5-10小時，所述酸洗溶液為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一種或幾種的混合溶液，所述酸濃度為0.1-5.0mol/L，酸洗后將活性炭置于60-120°C干燥，干燥時間為6-24小時；
[0008]步驟2，將含氮化合物溶于去離子水中，配制成浸潰液，所述氮化合物選自氨水、氨氣、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種；
[0009]步驟3，將前述酸洗處理后的活性炭加入含氮化合物的浸潰液中浸潰，所述含氮化合物與活性炭的質(zhì)量百分比為0.01-20% ;優(yōu)選地，所述活性炭在浸潰液中的浸潰溫度為0-25 °C，浸潰時間為1-24小時；
[0010]步驟4，將前述浸潰后的活性炭于60-140°C下至完全干燥，然后在氮氣氛中于400-800°C下煅燒4-6小時，制得所述新型無汞催化劑。
[0011]本發(fā)明還提供一種新型無汞催化劑在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反應(yīng)合成氯乙烯中的應(yīng)用。所述新型無汞催化劑在1，2_ 二氯乙烷和乙炔反應(yīng)中的催化反應(yīng)溫度為200-280 °C，空速 10-20011'
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明利用氮化物和活性炭載體摻雜反應(yīng)，得到氮摻雜碳的新型無汞無金屬催化劑，在一定的反應(yīng)條件下進行催化反應(yīng)測試，這種新型的催化劑在1，2-二氯乙烷和乙炔催化重整合成氯乙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出了很好的催化性能，為PVC的綠色生產(chǎn)提供一條全新的工藝路線。

【具體實施方式】
[0013]以下通過具體實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明中所用的原料和試劑均市售可得。
[0014]活性炭的鹽酸處理:將煤基活性炭用2mol/L鹽酸溶液浸泡8小時后洗凈，然后于110°C干燥10小時。所述活性炭還可采用果殼活性炭或椰殼活性炭，酸洗溶液還可采用硫酸、硝酸或磷酸或幾種酸的混合液。
[0015]實施例1
[0016]稱取2.5g丙烯酰胺加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的煤基活性炭添加到丙烯酰胺溶液中，25°C下浸潰2小時，將浸潰后的活性炭在60°C下干燥24小時，干燥后的活性炭在600°C，氮氣氛下煅燒6小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度230°C，空速30/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達93.5%，乙炔轉(zhuǎn)化率85.3%,總選擇性98.5%。
[0017]實施例2
[0018]稱取2.0g氨水(25% )加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的椰殼活性炭添加到稀氨水溶液中，25°C下浸潰1小時，將浸潰后的活性炭在80°C下干燥24小時，干燥后的活性炭在400°C，氮氣氛下煅燒8小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度250°C，空速15/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達81.5%，乙炔轉(zhuǎn)化率65.3%，總選擇性98.3%0
[0019]實施例3
[0020]稱取7.5g吡啶加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的煤基活性炭添加到嘧啶溶液中，0°C下浸潰24小時，將浸潰后的活性炭在140°C下干燥6小時，干燥后的活性炭在800°C，氮氣氛下煅燒4小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度240°C，空速100/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達70.5%，乙炔轉(zhuǎn)化率61.6%，總選擇性97.9%。
[0021]實施例4
[0022]稱取10.0g吡咯加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的椰殼基活性炭添加到吡咯溶液中，25°C下浸潰12小時，將浸潰后的活性炭在120°C下干燥12小時，干燥后的活性炭在500°C，氮氣氛下煅燒7小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度260°C，空速50/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達88.7%，乙炔轉(zhuǎn)化率81.3%，總選擇性98.6%0
[0023]實施例5
[0024]稱取2.5g咪唑加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的椰殼基活性炭添加到咪唑溶液中，25°C下浸潰5小時，將浸潰后的活性炭在120°C下干燥10小時，干燥后的活性炭在600°C，氮氣氛下煅燒6小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2_ 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度280°C,空速150/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達65.7%，乙炔轉(zhuǎn)化率56.4%，總選擇性98.2%0
[0025]實施例6
[0026]稱取5.0g聚乙烯吡咯烷酮加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的煤基活性炭添加到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，25°C下浸潰10小時，將浸潰后的活性炭在140°C下干燥6小時，干燥后的活性炭在800°C，氮氣氛下煅燒4小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度270°C，空速200/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達58.5 %，乙炔轉(zhuǎn)化率49.4 %，總選擇性98.5 %。
[0027]實施例7
[0028]稱取2.5g聚丙烯酰胺加入60ml去離子水在燒杯中溶解，稱取50g鹽酸處理的煤基活性炭添加到聚丙烯酰胺溶液中，20°C下浸潰12小時，將浸潰后的活性炭在120°C下干燥12小時，干燥后的活性炭在600°C，氮氣氛下煅燒7小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度260 V，空速40/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達85.4%，乙炔轉(zhuǎn)化率70.7%，總選擇性98.5%。
[0029]實施例8
[0030]稱取100g鹽酸處理的椰殼活性炭置于管式爐中，600°C下以100ml/min通入氨氣，持續(xù)10小時得到氮摻雜的新型無汞催化劑。利用該催化劑催化1，2-二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反應(yīng)溫度240°C，空速70/h，二氯乙烷轉(zhuǎn)化率達86.4%，乙炔轉(zhuǎn)化率77.6%，總選擇性 98.2%0
[0031]上述僅為本發(fā)明的部分優(yōu)選實施例，本發(fā)明并不僅限于實施例的內(nèi)容。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)思范圍內(nèi)可以有各種變化和更改，所作的任何變化和更改，均在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型無汞催化劑，其特征在于，該新型無汞催化劑通過如下步驟制備獲得: 步驟I，將活性炭經(jīng)過酸洗干燥處理后作為載體備用； 步驟2，將含氮化合物溶于去離子水中，配制成浸潰液，所述氮化合物選自氨水、氨氣、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種； 步驟3，將前述酸洗處理后的活性炭加入含氮化合物的浸潰液中浸潰，所述含氮化合物與活性炭的質(zhì)量百分比為0.01-20% ； 步驟4，將前述浸潰后的活性炭于60-140°C下至完全干燥，然后在氮氣氛中于400-800°C下煅燒4-6小時，制得所述新型無汞催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型無汞催化劑，其特征在于，所述步驟I中活性炭的處理方法為:將活性炭進行酸洗，酸洗時間為5-10小時，所述酸洗溶液為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一種或幾種的混合溶液，所述酸濃度為0.1-5.0mol/L,酸洗后將活性炭置于60-120°C干燥，干燥時間為6-24小時。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型無汞催化劑，其特征在于:所述步驟3中活性炭在浸潰液中的浸潰溫度為0-25°C,浸潰時間為1-24小時。
4.權(quán)利要求1所述的一種新型無汞催化劑在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反應(yīng)合成氯乙烯中的應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求4所述的一種新型無汞催化劑在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反應(yīng)合成氯乙烯中的應(yīng)用，其特征在于:所述催化劑的催化反應(yīng)溫度為200-280°C，空速10-20(?'
【文檔編號】B01J27/24GK104289246SQ201410532264
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】姜標(biāo), 沈兆兵, 王雯娟 申請人:中國科學(xué)院上海高等研究院