一種采用光催化制備氯乙烯的方法與流程

本發明涉及化工技術領域，尤其涉及一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

背景技術：

聚氯乙烯（pvc）材料具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蝕，絕緣等良好特點，正因為如此使其用途極為廣泛，其中作為給排水管道材料使用是其主要的應用領域之一。目前制備合成聚氯乙烯（pvc）的原材料氯乙烯的主要工藝路徑有兩種，其中以乙炔和氫氣為原料在催化劑和熱能作用下（150-200℃）的乙炔氫化路線為主，在此工藝中需要消耗大量的熱能來完成反應，近期有中科院作者發現在費-托合成（也叫煤炭間接液化技術，主要為采用一氧化碳和氫氣為原料制備烴類合成氣）工藝中，在可見光的作用下可使反應在較低溫度的條件下就可以得到更高的轉化率。

氯乙烯是單位體，常溫下是氣體，聚氯乙烯是單體的聚合物，而現有制造氯乙烯的工藝繁瑣，不僅轉化率較低，而且，目前常規的采用乙炔氫氯化反應制備氯乙烯時外場作用只是熱能，影響反應效果。為此，我們提出一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

技術實現要素：

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

本發明提出了一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：

步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/l的且含催化活性元素的無機鹽，該無機鹽為金屬氯化物溶液，稱取67g無水金屬氯化物，將其完全溶解在400ml水中，靜置備用；

步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm³的炭基材料200g，將其逐漸加入到步驟a中配置好的金屬氯化物溶液中進行浸漬，浸漬時間為10小時，浸漬溫度為50℃，浸漬結束后在90℃的條件下烘干炭基表面的水分，制得含活性催化成分的催化劑材料，并真空保存備用；

步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中，石英管置于配置有光源發生器的固定床反應器中；

步驟d、在石英管內通入乙炔和氯化氫進行乙炔的氫氯化反應，其中乙炔和氯化氫的空速分別為110h^-1和119h^-1，在固定床反應器內設有加熱器對石英管進行預熱，預熱器的加熱功率為10kw，以保證乙炔和氯化氫的混合氣體的溫度達到反應所需要的90℃，控制電壓使紫外光源的光強度達到10000μw/cm²，即可制得氯乙烯。

優選的，紫外光源發生器為光源紫外線燈，在石英管外圍沿圓周每120度安置一個紫外光源發生器，且光源輻照強度通過調節電壓可來實現控制。

優選的，所述炭基材料為活性炭，其比表面積＞400m²/g，堆積密度＞0.4g/cm³，機械強度＞98％；炭基加入金屬氯化物溶液中時，需要不停的攪拌，直至無明顯殘液為止。

優選的，金屬氯化物為氯化汞、氯化金、氯化銅、氯化鈷、氯化鉑和氯化銠中的一種，其濃度范圍為0.5-2mol/l。

優選的，乙炔和氯化氫的體積比例為1:1.05-1.1。

優選的，在固定床反應器出口取樣采用氣相色譜檢測氣體中氯化氫的含量，計算反應體系中乙炔的轉化率。

本發明中，首先制得催化劑；將催化劑裝入固定床反應中（如圖2所示），預熱后將分別精確計量的乙炔和氫氣通入其中。本發明制造氯乙烯的方法簡單，轉化率高。

附圖說明

圖1為氫氯化反應制備氯乙烯工藝流程圖；

圖2為配置光源發生器的固定床反應器結構圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來對本發明做進一步說明。

如圖1-2所示，本發明一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：

步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/l的且含催化活性元素的無機鹽，該無機鹽為金屬氯化物溶液，稱取67g無水金屬氯化物，將其完全溶解在400ml水中，靜置備用；

步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm³的炭基材料200g，將其逐漸加入到步驟a中配置好的金屬氯化物溶液中進行浸漬，浸漬時間為10小時，浸漬溫度為50℃，浸漬結束后在90℃的條件下烘干炭基表面的水分，制得含活性催化成分的催化劑材料，并真空保存備用；

步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中，石英管置于配置有光源發生器的固定床反應器中；

步驟d、在石英管內通入乙炔和氯化氫進行乙炔的氫氯化反應，其中乙炔和氯化氫的空速分別為110h^-1和119h^-1，在固定床反應器內設有加熱器對石英管進行預熱，預熱器的加熱功率為10kw，以保證乙炔和氯化氫的混合氣體的溫度達到反應所需要的90℃，控制電壓使紫外光源的光強度達到10000μw/cm²，即可制得氯乙烯。

在步驟d中，在固定床反應器出口取樣采用氣相色譜檢測氣體中氯化氫的含量，計算反應體系中乙炔的轉化率為80%。

本發明中，上述步驟中的紫外光源發生器為光源紫外線燈，在石英管外圍沿圓周每120度安置一個紫外光源發生器，且光源輻照強度通過調節電壓可來實現控制；本發明的機理是在光的作用下，反應物之間發生電荷轉移完成分子重構得到產物，而乙炔氫氯化反應其基本原理也是由于在外場作用下發生電荷轉移；

炭基材料為活性炭，其比表面積＞400m²/g，堆積密度＞0.4g/cm³，機械強度＞98％，炭基加入金屬氯化物溶液中時，需要不停的攪拌，直至無明顯殘液為止；金屬氯化物為氯化汞、氯化金、氯化銅、氯化鈷、氯化鉑和氯化銠中的一種，其濃度范圍為0.5-2mol/l；乙炔和氯化氫的體積比例為1:1.05-1.1。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/L的且含催化活性元素的無機鹽；步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm3的炭基材料200g；步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中；步驟d、在石英管內通入乙炔和氯化氫進行乙炔的氫氯化反應。本發明中，首先制得催化劑；將催化劑裝入固定床反應中，預熱后將分別精確計量的乙炔和氫氣通入其中。本發明制造氯乙烯的方法簡單，轉化率高。

技術研發人員：任富忠;余江紅
受保護的技術使用者：銅仁學院
技術研發日：2017.03.07
技術公布日：2017.07.04