[發(fā)明專(zhuān)利]負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑及制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710050920.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108339569B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李韡;李曉燕;張金利;趙偉;韓優(yōu);尚姍姍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/02;B01J31/26;C07C17/08;C07C21/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 陸藝

本發(fā)明公開(kāi)了負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑及制備方法及應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：(1)配制季鏻鹽溶液；(2)將催化劑載體與季鏻鹽溶液，攪拌0.5?2h，在60?120℃水浴密封加熱2?12h，取出，干燥，得到負(fù)載型季鏻鹽的非金屬催化劑，所述季鏻鹽與催化劑載體的質(zhì)量比為1?30：100。本發(fā)明的一種負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑操作性強(qiáng)、可控性好、催化劑性能穩(wěn)定；制備方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用于催化乙炔和氯化氫的加成反應(yīng)中，具有對(duì)環(huán)境友好，成本低等優(yōu)點(diǎn)。在反應(yīng)條件下，乙炔轉(zhuǎn)化率為32?95％，產(chǎn)物氯乙烯的選擇性大于99％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑應(yīng)用于乙炔和氯化氫加成反應(yīng)。

背景技術(shù)

聚氯乙烯(PVC)作為塑料工業(yè)中最古老和最常用的產(chǎn)品，是世界上最重要的塑料之一，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重大的作用，其需求量在全球范圍內(nèi)繼續(xù)增加。PVC的生產(chǎn)主要通過(guò)氯乙烯單體(VCM)的聚合，而VCM的主要生產(chǎn)方法分為三種，乙烷法、乙烯法、和電石乙炔法。由于我國(guó)“多煤、貧油、少氣”的特點(diǎn)，電石乙炔法生產(chǎn)PVC的經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)于其他兩種方法，其產(chǎn)能占我國(guó)PVC產(chǎn)能的70％。但在乙炔法生產(chǎn)氯乙烯過(guò)程中主要采用氯化汞為催化劑，汞的使用量占我國(guó)汞消耗量的60％以上，是世界最大的耗汞行業(yè)，隨之帶來(lái)嚴(yán)重的汞污染問(wèn)題。無(wú)汞催化劑的開(kāi)發(fā)將成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，唯有采取該方法才能夠設(shè)計(jì)出對(duì)環(huán)境友好、高效節(jié)能的氯乙烯生產(chǎn)工藝，因此，無(wú)汞催化劑的開(kāi)發(fā)對(duì)乙炔氫氯化反應(yīng)具有十分重要的意義。

目前，在乙炔氫氯化反應(yīng)中，無(wú)汞催化劑的研究主要分為多相催化劑和均相催化劑。多相無(wú)汞催化劑可以分為兩大類(lèi)，金屬催化和非金屬催化。金屬催化劑具有較高催化活性及穩(wěn)定性，但其受限于其成本及儲(chǔ)量，因此推動(dòng)了非金屬催化劑的發(fā)展。

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的中國(guó)專(zhuān)利CN103894220A公開(kāi)了一種分子篩無(wú)汞催化劑用于乙炔氫氯化反應(yīng)。該催化劑由50-100wt％的FAU型分子篩和0-50％的非分子篩組成。

天津大學(xué)的中國(guó)專(zhuān)利CN104549401A公開(kāi)了一種非金屬催化劑用于乙炔氫氯化反應(yīng)中，主要將含有N、O、S和P的化合物與催化劑載體相結(jié)合而得到的非金屬催化劑。

中國(guó)專(zhuān)利CN106238095A，公開(kāi)了一種摻雜硫元素的非金屬催化劑，將其應(yīng)用于乙炔氫氯化反應(yīng)中。該催化劑主要是將含硫化合物摻雜到催化劑載體中而獲得一種非金屬催化劑。

上述專(zhuān)利中發(fā)明了非金屬催化劑應(yīng)用于乙炔氫氯化反應(yīng)中，但仍然存在非金屬催化劑催化活性低，穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑的制備方法。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑在催化乙炔和氯化氫加成反應(yīng)中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

負(fù)載型季鏻鹽非金屬催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制季鏻鹽溶液；

(2)將催化劑載體與季鏻鹽溶液，攪拌0.5-2h，在60-120℃水浴密封加熱2-12h，取出，干燥，得到負(fù)載型季鏻鹽的非金屬催化劑，所述季鏻鹽與催化劑載體的質(zhì)量比為1-30：100。

所述季鏻鹽優(yōu)選為：十四烷基三丁基溴化鏻、十四烷基三甲基溴化鏻、十二烷基三甲基溴化鏻、十二烷基三苯基溴化鏻、芐基三甲基溴化膦、乙基三苯基氯化鏻、四丁基溴化鏻、四苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、四甲基溴化鏻或四苯基四氟硼酸鏻。

所述季鏻鹽溶液的溶劑為水、甲醇、乙醇、甲苯或二氯乙烷。

所述催化劑載體優(yōu)選：活性炭、氧化鋁、石墨烯或碳納米管。