[發明專利]一種聚吡咯活性炭催化劑及其在氯乙烯合成中的應用

在審

• 申請號: 201510006148.0
• 申請日: 2015-01-07
• 公開（公告）號: CN104525257A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 姜標;沈兆兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C07C21/06;C07C17/08
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及用于乙炔氫氯化的活性炭催化劑，具體涉及一種聚吡咯活性炭催化劑及其在氯乙烯合成中的應用。

背景技術

聚氯乙烯(PVC)是全球第二大通用樹脂，產量僅低于聚乙烯(PE)，世界年生產量超過了4000萬噸。

聚氯乙烯合成的關鍵技術是氯乙烯單體的合成。氯乙烯單體生產最早實現工業化的是乙炔和氯化氫氣體在活性炭負載氯化汞催化劑作用下進行加成反應的工藝技術。該工藝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氯乙烯的生產工藝。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，但隨著乙炔法產能的不斷擴大，使用氯化汞做催化劑帶來巨大的環境污染壓力，2013年10月10日，聯合國環境規劃署通過了旨在全球范圍內控制和減少汞排放的國際公約《水俁公約》，規定2020年前禁止制造和進出口含汞類產品、并對工業生產過程中的汞排放都進行了相應的規定。由此可見，開發無汞催化劑對我國電石法PVC行業的生存和發展具有重要的意義。

國內外學者對無汞催化劑做了大量研究，對催化劑活性組分和催化劑的載體都分別進行了很多報道。對活性組分的研究最早主要是貴金屬為主，主要是金和鉑，將金和鉑的鹽浸漬在活性炭上得到貴金屬催化劑，這些催化劑催化活性高，但是成本高難以實現工業化應用而且容易失活。近幾年主要是研究以貴金屬金和其它過渡金屬或一些賤金屬復合制備雙組份催化劑，提高金屬催化劑的穩定性，但是總得來說收效不是很大。還有一些學者研究以銅、錫等堿金屬為活性組分負載在活性炭載體上，總體來說活性不是很高。對于載體的研究主要有活性炭、碳化硅、氧化鋁等，以及對活性炭載體的改性包括氮改性等等。

隨著人們環保意識提高以及對礦產資源節約開發要求提高，開發綠色環境友好催化劑和催化工藝對于聚氯乙烯行業的發展非常重要。

發明內容

本發明的目的是，提供一種聚吡咯活性炭催化劑及其在氯乙烯合成中的應用，解決現有技術中氯乙烯生產對環境污染嚴重的技術問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種聚吡咯活性炭催化劑，該聚吡咯活性炭催化劑通過如下步驟制備獲得：

步驟1，將吡咯溶于離子水中得到吡咯溶液，所述吡咯溶液的濃度為3～50g/L，然后將活性炭加入吡咯溶液中浸漬；

步驟2，向前述浸漬活性炭的吡咯溶液中加入引發劑引發吡咯聚合，得到聚吡咯活性炭；

步驟3，將前述聚吡咯活性炭洗滌后干燥，然后氮氣氛下在500～900℃煅燒0.5～12小時，得到聚吡咯活性炭催化劑。

優選地，所述活性炭選自煤基活性炭、椰殼活性炭、果殼活性炭中的一種或多種。所述步驟1中吡咯用量與活性炭質量的百分比為1％～50％。所述步驟1中活性炭在吡咯溶液中的浸漬時間為8～24小時，浸漬溫度為0～40℃。

優選地，所述步驟2中的引發劑選自過硫酸鈉、過硫酸銨、氯化鐵或雙氧水。所述步驟2中引發劑用量與吡咯單體量的摩爾比為0.1:1～3:1。所述步驟2中吡咯聚合溫度為0～60℃，聚合時間為3～24小時。

本發明還提供了所述的聚吡咯活性炭催化劑在催化乙炔和氯化氫反應生成氯乙烯中的應用。

優選地，所述聚吡咯活性炭催化劑在催化乙炔和氯化氫反應中，反應溫度為150～260℃，空速10～150h^-1。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1，本發明將活性炭浸漬在吡咯溶液中，通過引發劑作用，使吡咯單體在活性炭表面聚合，得到聚吡咯活性炭催化劑。該催化劑相對于負載金屬離子的活性炭催化劑更加綠色環保。

2，本發明制得的聚吡咯活性炭催化劑在催化乙炔和氯化氫反應生成氯乙烯的反應中，具有較好的催化性能；乙炔轉化率較高，氯乙烯選擇性接近100％。

具體實施方式

以下通過具體實施例來詳細說明本發明的技術方案。本發明中所用的原料和試劑均市售可得。

實施例1

稱取1.0g吡咯加入300ml去離子水在燒杯中溶解，稱取100g煤基活性炭添加到吡咯溶液中，20℃下浸漬12小時，快速滴入50ml含4g過硫酸鈉的溶液引發聚合，0℃聚合24h，得到聚吡咯活性炭，將聚吡咯活性炭洗滌后，在40℃下干燥24小時，干燥后的活性炭在700℃，氮氣氛下煅燒4小時得到聚吡咯活性炭催化劑。