[發明專利]用于乙炔氫氯化反應的非金屬催化劑的制備方法及其使用方法

有效

• 申請號: 201810022401.5
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108097308B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李偉;易曾慧敏;薛屹楠;關慶鑫
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C08F212/36
• 分類號: C08F212/36;C08F226/02;B01J31/02;B01J31/06;C07C17/08;C07C21/06
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本發明提出一種用于固定床乙炔氫氯化反應的非金屬催化劑的制備方法及其使用方法，屬于材料合成技術領域。該方法利用初濕浸漬法將二乙烯苯和含吡啶官能團的非金屬化合物浸漬到多孔載體上，隨后用氫氟酸將載體刻蝕，即得到非金屬催化劑。本發明的特點是以多孔載體為模板合成催化劑，為其提供了較高的比表面積。在合成過程中將具有催化活性的吡啶官能團均勻地固定在催化劑內，同時無需進行焙燒，防止了催化劑活性組分的流失，也節約了能源。將該催化劑應用于固定床乙炔氫氯化反應中，具有一定的催化活性和選擇性。

技術領域

本發明提出一種用于固定床乙炔氫氯化反應的非金屬催化劑的制備方法及其使用方法，屬于材料合成技術領域。該方法利用初濕浸漬法將二乙烯苯和含吡啶官能團的非金屬化合物浸漬到多孔載體上，隨后用氫氟酸將載體刻蝕，即得到非金屬催化劑。將該催化劑應用于固定床乙炔氫氯化反應中，具有一定的催化活性和選擇性。

背景技術

聚氯乙烯在人類生活中不同領域具有廣泛的應用。在煤炭儲量豐富的發展中國家，氯乙烯（聚氯乙烯單體）主要由乙炔通過氫氯化反應制得，在該反應中主要以氯化汞負載在活性炭上作為催化劑。然而，氯化汞在反應過程中易被乙炔還原和升華，這不僅會導致催化劑失活，還會污染產品，同時也可能造成嚴重的環境污染問題和對人類健康造成威脅。此外，汞的升華還限制了氫氯化空速和反應溫度，從而限制了生產能力。因此，目前急需研究生產出新型的無汞催化劑。

Hutchings等人對30多種金屬氯化物進行的開創性工作和系統性研究表明，氯化金因其具有高活性可能成為氯化汞的替代物。但是，Au³⁺在反應條件下易被還原成Au⁰，從而失去活性。同時，考慮到貴金屬昂貴的價格和有限的儲量，進一步探索其他替代品，特別是非貴金屬催化劑甚至是非金屬催化劑，仍然是目前的緊迫任務。

專利CN201310518594.0公布了一種無金屬催化乙炔氫氯化反應，其主要采用將活性組分浸漬在活性炭、分子篩等載體上，在催化劑配方與制備方法方面與本專利差異較大。本專利所述催化劑由二乙烯苯構建骨架結構，在合成過程中引入具有催化活性的吡啶官能團，在多孔載體中進行合成以增大比表面積，并且無需高溫碳化。

發明內容

本發明的目的在于提出一種用于固定床乙炔氫氯化反應的非金屬催化劑的制備方法及其使用方法，屬于材料合成技術領域。該方法利用初濕浸漬法將二乙烯苯和含吡啶官能團的非金屬化合物浸漬到多孔載體上，隨后用氫氟酸將載體刻蝕，即得到非金屬催化劑。將該催化劑應用于固定床乙炔氫氯化反應中，具有一定的催化活性和選擇性。

本發明的具體技術方案如下所述：

方案1：一種用于固定床乙炔氫氯化反應的非金屬催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)取偶氮二異丁腈在攪拌狀態下溶解于二乙烯苯，隨后加入含吡啶官能團的非金屬化合物并攪拌至少10分鐘，之后加入致孔劑并攪拌至少10分鐘得到溶液A，其中偶氮二異丁腈、二乙烯苯、含吡啶的非金屬化合物、致孔劑的質量比為1:10-30:10-30:10-80；

(2) 采用初濕浸漬法將溶液A均勻浸漬到多孔載體上，密封靜置至少20分鐘，得到混合物B；

(3)將聚乙烯醇、氯化鈉和水按質量比1:5:94混合均勻得到溶液C；

(4)將混合物B與溶液C按質量比1:3的比例混合得到混合物D，之后在攪拌狀態下，將混合物D升溫至60-70 ℃反應2-4小時，之后再升溫至80-85 ℃反應4-5小時，之后降至室溫，得到產物；

(5)將產物抽濾，并用60-65 ℃的熱水洗滌5次，之后投入至少10倍產物體積的體積分數為50-100%的氫氟酸溶液中并攪拌至少6小時得到混合物E；之后將混合物E進行抽濾，將濾餅用去離子水洗滌至流出液為中性，將所得固體在120 ℃干燥至少5小時，即得到非金屬催化劑。