專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于電石法生產(chǎn)氯乙烯的無(wú)汞催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明提出一種用于電石法生產(chǎn)氯乙烯的無(wú)汞催化劑。該催化劑以三氯化鉍為原 料，以活性炭為載體，通過(guò)氫氣還原得到金屬鉍單質(zhì)作為活性組分的負(fù)載型無(wú)汞催化劑；通 過(guò)添加助劑可以得到高活性高穩(wěn)定性的新型無(wú)汞催化劑；本發(fā)明所設(shè)計(jì)的催化劑具有安全 無(wú)毒，綠色環(huán)保，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。該催化劑在乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的 活性和選擇性，可視為含汞催化劑的優(yōu)良替代品。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)是合成樹(shù)脂中五大通用樹(shù)脂之一，也是氯堿工業(yè)持續(xù)發(fā)展的支柱 產(chǎn)品，還是促進(jìn)石化工業(yè)發(fā)展的重要產(chǎn)品之一。氯乙烯是合成PVC的重要單體，且隨著社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展其需求量與日俱增。以電石法生產(chǎn)氯乙烯這種區(qū)別于其他國(guó)家和地區(qū)聚氯 乙烯工業(yè)的特色發(fā)展模式最重要取決于我國(guó)“缺油、貧氣、富煤”的能源結(jié)構(gòu)。電石法聚氯 乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展符合國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，符合國(guó)內(nèi)聚氯乙烯乃至整個(gè)氯堿行業(yè)發(fā)展的客 觀要求。電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消耗量大、汞排放造成的汞污染問(wèn)題，是行業(yè)企業(yè)面臨的 來(lái)自環(huán)境保護(hù)方面的嚴(yán)峻考驗(yàn)。汞污染問(wèn)題同樣也面臨著巨大的國(guó)際上的壓力。當(dāng)前國(guó)際 社會(huì)對(duì)汞的使用問(wèn)題討論的核心是要限制，直至最終淘汰汞的使用和開(kāi)采。未來(lái)我國(guó)將存 在嚴(yán)重的汞供需削減問(wèn)題以及出口貿(mào)易中的汞廢物處理問(wèn)題，將來(lái)還很要面臨履行國(guó)際公 約的壓力，如不及早重視和加強(qiáng)對(duì)汞污染控制管理，必將造成被動(dòng)局面。因此無(wú)汞催化劑的 研究、開(kāi)發(fā)和工業(yè)化，具有十分重大的理論和實(shí)際意義。
發(fā)明內(nèi)容
基于以上背景，本發(fā)明提出了一種用于電石法生產(chǎn)氯乙烯的無(wú)汞催化劑。其特征 在于該催化劑以活性炭為載體，活性組分為鉍單質(zhì)，助劑為氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯 化鋇、氯化鉍中的一種或幾種。本發(fā)明特點(diǎn)是催化劑及其制備工藝成本低廉，即使較高溫 度下用于制備氯乙烯的反應(yīng)中也不會(huì)產(chǎn)生任何有毒揮發(fā)物；整個(gè)制備以及反應(yīng)工藝安全環(huán)保。無(wú)汞催化劑的制備步驟如下首先將一定濃度的氯化鉍溶液真空浸漬到活性炭上；然后將負(fù)載了氯化鉍的活性 炭在120°C下烘干；之后在一定溫度下用氫氣還原3小時(shí)，并在氫氣氣氛下降至室溫，再在 0. 5%的02/N2中鈍化2小時(shí)得到前體；最后將助劑溶液真空浸漬到前體中，在120°C下烘干 得到催化劑。合成步驟中所述的鉍組分質(zhì)量百分含量為3-30% ；所述的氫氣氣氛下還原溫度為 300-4000C ；所述的助劑包括氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇、氯化鉍中的一種或幾種，助 劑質(zhì)量百分含量為3-20% ；所述的用于溶解助劑的水量為載體吸水率的1. 5倍。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)催化劑的制備方案進(jìn)行更詳細(xì)具體的說(shuō)明。實(shí)施例 一首先稱(chēng)取2. 2g三氯化鉍溶于11. 4g的去離子水中，加入幾滴濃鹽酸至溶液呈透明 狀，攪拌溶解之后將溶液真空浸漬到11. 5g的活性炭中。然后將負(fù)載了氯化鉍的活性炭在 120°C下烘干，之后在400°C下用氫氣還原3小時(shí)，并在氫氣氣氛下降至室溫，再在0.5%的 02/N2中鈍化2小時(shí)得到前體；最后將IOg濃度為5%的BaC12溶液真空浸漬到前體中，在 120°C下烘干所得樣品被命名為A。催化劑A用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn)化 率為89 %，氯乙烯選擇性為83 %。實(shí)施例二制備過(guò)程與催化劑A的制備過(guò)程相同，只改變?nèi)然G的量為12. 3g，其它條件不 變，所得樣品被命名為B。催化劑B用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn)化率為93%， 氯乙烯選擇性為91%。實(shí)施例三制備過(guò)程與催化劑A的制備過(guò)程相同，只改變氫氣還原溫度為300°C，其它條件不 變，所得樣品被命名為C。催化劑C用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn)化率為90 %， 氯乙烯選擇性為88%。實(shí)施例四制備過(guò)程與催化劑A的制備過(guò)程相同，只改變助劑為IOg濃度為5%的NiCl2溶液， 其它條件不變，所得樣品被命名為D。催化劑D用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn) 化率為87%，氯乙烯選擇性為83%。實(shí)施例五制備過(guò)程與催化劑B的制備過(guò)程相同，只改變助劑為IOg濃度為5%的FeCl3溶液， 其它條件不變，所得樣品被命名為E。催化劑E用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn) 化率為91 %，氯乙烯選擇性為88 %。實(shí)施例六制備過(guò)程與催化劑B的制備過(guò)程相同，只改變助劑為IOg濃度為5%的BiCl3溶液， 其它條件不變，所得樣品被命名為F。催化劑F用于乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中，乙炔轉(zhuǎn) 化率為92%，氯乙烯選擇性為89%。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出一種用于電石法生產(chǎn)氯乙烯的無(wú)汞催化劑，其特征在于該催化劑以活 性炭為載體，活性組分為鉍單質(zhì)，助劑為氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇、氯化鉍中的一 種或幾種。
2.本發(fā)明提出了一種權(quán)利要求1中所述的無(wú)汞催化劑的制備方法；其具體實(shí)施步驟 為首先將一定濃度的氯化鉍溶液真空浸漬到活性炭上；然后將負(fù)載了氯化鉍的活性炭在 120°C下烘干；之后在一定溫度下用氫氣還原3小時(shí)，并在氫氣氣氛下降至室溫，再在0. 5% 的02/N2中鈍化2小時(shí)得到前體；最后將助劑溶液真空浸漬到前體中，在120°C下烘干得到 催化劑。
3.按照權(quán)利要求2中所述的鉍組分質(zhì)量百分含量為3-30%。
4.按照權(quán)利要求2中所述的氫氣氣氛下還原溫度為300-400°C。
5.按照權(quán)利要求2中所述的助劑包括氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇、氯化鉍中的 一種或幾種，助劑質(zhì)量百分含量為3-20%。
6.按照權(quán)利要求2中所述的用于溶解助劑的水量為載體吸水率的1.5倍。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于電石法生產(chǎn)氯乙烯的無(wú)汞催化劑。該催化劑以三氯化鉍為原料，以活性炭為載體，通過(guò)氫氣還原得到金屬鉍單質(zhì)作為活性組分的負(fù)載型無(wú)汞催化劑；通過(guò)添加助劑可以得到高活性高穩(wěn)定性的新型無(wú)汞催化劑；本發(fā)明所設(shè)計(jì)的催化劑具有安全無(wú)毒，綠色環(huán)保，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。該催化劑在乙炔氫氯化制備氯乙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的活性和選擇性，可視為含汞催化劑的優(yōu)良替代品。
文檔編號(hào)C07C17/08GK102125830SQ20111002335
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者關(guān)慶鑫, 李偉, 段瓊 申請(qǐng)人:李偉