一种改性催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种改性催化剂的制备方法及应用，属于催化剂改性技术及应用领域。该催化剂以碳材料为主要原料，以镍盐和酸溶液的混合物为改性剂，通过浸渍法制备改性碳材料催化剂，之后将改性的碳材料应用于乙炔氢氯化反应作为催化剂，并负载催化剂活性组分。所制备的催化剂在T＝100‑300℃、常压、C

Preparation and application of a modified catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种改性催化剂的制备方法及应用
本专利技术属于催化剂改性技术及应用领域，具体涉及一种改性催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
聚氯乙烯(简称PVC)是我国消费和生产最大的塑料用品之一，是由氯乙烯单体(简称VCM)聚合而成的高分子化合物。VCM的合成方法主要是电石法(乙炔法)，但是存在催化剂问题，工业上主要以氯化汞作为催化剂有效组分，汞易升华损失，会对环境造成严重的污染。为了尽可能减少氯化汞对环境的污染、降低对人体的危害程度，让电石法VCM生产得以生存并能更长、更远的走下去，就必须把汞资源消耗降下来。无论是对无汞催化剂还是低汞催化剂性能的进一步优化，对催化剂载体改性是催化剂改善催化剂性能的有效手段。活性炭材料是一种经过特殊处理的碳，将有机原料通过炭化、活化的过程，制成多孔的吸附剂。由于活性炭材料巨大的比表面积、良好的化学稳定性和机械强度、优异的耐酸、耐碱、耐热性等特点，所以它广泛应用于食品、工业、农业、医药、卫生、军事等领域。凌思(凌思,吴广文,熊齐,胡争朋.活性炭的酸改性及其在乙炔氢氯化反应中的应用[J].石油炼制与化工(9期):46-50.)等人利用不同的酸对活性炭进行改性，并利用BET、红外光谱、SEM等手段对样品改性前后的结构做了表征，发现酸改性不仅仅去除活性炭中的部分杂质，而且酸改性过的活性炭可以增加活性炭表面酸性官能团的总数量、改变了孔道结构。改性后在碳材料作为无汞催化剂的载体在乙炔氢氯化反应中表现出了良好的性能，5mol/L硝酸处理活性炭，在乙炔空速90h-1，温度130℃，V(HC1)/V(C2H2)＝1.05条件下，氯乙烯的选择性接近98％，初始转化率可达71.8％，但是催化剂的催化活性较低。CN104415794B公开了一种磷改性催化剂载体及制备方法及应用。制备方法主要包括将改性剂溶于乙醇中得到浸渍液，将催化剂载体浸入浸渍液中浸渍，然后干燥，焙烧，冷却得到一种磷改性催化剂载体。改性剂为三苯基膦、焦磷酸或偏磷酸。制备的磷改性催化剂载体中的磷质量含量为1-10％，该催化剂载体在乙炔氢氯化反应中的应用中，在反应温度为170℃、乙炔空速为180h-1、原料气配比VC2H2/VHC1＝1:1.15的条件下，其乙炔的初始转化率相比未改性的样品提高了26-86％，生成的氯乙烯的选择性大于99％，但是催化剂容易失活，寿命较短，很难进行工业化生产。CN110479330A公开了一种草酸铵和磷酸改性乙炔氢氯化反应催化剂制备方法。该催化剂采用等体积浸渍法制备，先将载体预处理，然后在稀释后的硝酸溶液中加入煤质活性炭，过滤，用去离子水洗涤活性炭使洗涤液至中性，干燥后得到催化剂载体。配置RuCl3无水乙醇溶液，将草酸铵和磷酸溶于去离子水中，再加入一定量的RuCl3无水乙醇溶液，边搅拌边加入煤基活性炭，浸渍，干燥，最后得到草酸铵和磷酸改性的催化剂。分别配置钌含量占活性炭载体的0.008％和0.005％质量百分比的草酸铵和磷酸结合改性的超低含量钌基乙炔氢氯化催化剂样品。在常压、反应温度为150℃、乙炔空速为522h-1、总空速1122h-1、V(HC1)/V(C2H2)＝1.15的条件下，测试乙炔氢氯化催化性能，结果显示乙炔转化率最优为75.9％，氯乙烯选择性最优为99.24％，但是乙炔转化率和催化活性都不高。为了研究出较高的催化活性和催化剂稳定性的催化剂，研发人员进行了大量的研究，目前的无汞催化剂还存在催化剂使用寿命短、催化活性不高和催化剂稳定性差等问题。因此，亟需提供一种生产方法简单，具有较高的催化活性和较优的催化剂稳定性的碳材料催化剂的制备方法。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
指出的不足，本专利技术提供了一种改性催化剂的制备方法及应用。本专利技术的目的是克服现有的无汞催化剂催化活性不高的问题，通过改性催化剂，改善其最终的催化效果。为此，提供一种改性催化剂的制备方法。本专利技术的第二个目的是提供一种改性催化剂在制备乙炔氢氯化反应的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种改性催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性炭进行干燥，然后用改性剂将其浸泡，再用去离子水洗涤至中性，得到酸改性活性炭。(2)将硝酸镍溶解在去离子水中，得到硝酸镍溶液，然后将步骤(1)得到的酸改性活性炭浸入硝酸镍溶液中，之后进行煅烧，得到改性活性炭。(3)将金属盐加入至盐酸溶液中，然后真空浸渍步骤(2)得到的改性活性炭，蒸发，干燥，最后得到改性催化剂。进一步地，步骤(1)中所述的活性炭为木质活性炭、煤质活性炭和椰壳活性炭中的一种或多种，比表面积为1300-1600m2/g，灰分的质量分数≤5％，优选为3-5％。进一步地，步骤(1)中所述的活性炭的质量为50-200g，优选为80-150g，进一步优选为100g。进一步地，步骤(1)中所述的干燥的温度为80-120℃，时间为6-12h。进一步地，步骤(1)中所述的改性剂为镍盐与酸溶液的混合物，其中镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍中的一种或多种，酸溶液为柠檬酸、硝酸、盐酸和磷酸中的一种或多种，酸溶液优选为磷酸和/或硝酸。进一步地，步骤(1)中所述的改性剂中镍盐与酸溶液的浓度比为1:5-45。进一步地，步骤(1)中所述的酸溶液的浓度为1-5mol/L。进一步地，步骤(1)中所述的改性剂的体积为活性炭的3-6倍，保证活性炭全部浸没于改性剂中。进一步地，步骤(1)中所述的浸泡的时间为6-18h。进一步地，步骤(2)中所述的硝酸镍的质量为0.1-0.5g，去离子水的体积为300-500mL。进一步地，步骤(2)中所述的浸入时间为2-3h。进一步地，步骤(2)中所述的煅烧先是在温度180-200℃煅烧1-2h，然后在80-120℃煅烧0.5-1h，再在220-300℃煅烧2-3h，升温速率为10℃/min，气氛为氮气。进一步地，步骤(3)中所述的金属盐为金、铜、锡、铋的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、乙二胺中的一种或多种，优选为磷酸盐、金、铜、锡、铋的氯化物，进一步优选为金、铜、锡、铋的氯化物。进一步地，步骤(3)中所述的金属盐的质量为10-100g。进一步地，步骤(3)中所述的盐酸溶液的体积为50-500mL，浓度为0.5-1.5mol/L。进一步地，步骤(3)中所述的改性活性炭的质量为25-80g。进一步地，步骤(3)中所述的真空浸渍的真空度为0.095-0.099Mpa，浸渍的时间为5-10h，优选为6-8h，进一步优选为6h。进一步地，步骤(3)中所述的真空浸渍的方法包括但不限于真空等体积浸渍、真空分步浸渍和真空过量浸渍，优选为真空过量浸渍。进一步地，步骤(3)中所述的蒸发的温度为60-80℃，时间为5-8h。进一步地，步骤(3)中所述的干燥的温度为80-120℃，时间为8-12h。本专利技术还提供了上述方法制备的催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将活性炭进行干燥，然后用改性剂将其浸泡，再用去离子水洗涤至中性，得到酸改性活性炭；/n(2)将硝酸镍溶解在去离子水中，得到硝酸镍溶液，然后将步骤(1)得到的酸改性活性炭浸入硝酸镍溶液中，之后进行煅烧，得到改性活性炭；/n(3)将金属盐加入至盐酸溶液中，然后真空浸渍步骤(2)得到的改性活性炭，蒸发，干燥，最后得到改性催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活性炭进行干燥，然后用改性剂将其浸泡，再用去离子水洗涤至中性，得到酸改性活性炭；
(2)将硝酸镍溶解在去离子水中，得到硝酸镍溶液，然后将步骤(1)得到的酸改性活性炭浸入硝酸镍溶液中，之后进行煅烧，得到改性活性炭；
(3)将金属盐加入至盐酸溶液中，然后真空浸渍步骤(2)得到的改性活性炭，蒸发，干燥，最后得到改性催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的活性炭为木质活性炭、煤质活性炭和椰壳活性炭中的一种或多种，比表面积为1300-1600m2/g，灰分的质量分数≤5％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的活性炭的质量为50-200g。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的改性剂为镍盐与酸溶液的混合物，其中镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍中的一种或多种，酸溶液为柠檬酸、硝酸、盐酸和磷酸中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小雷，赵长森，牛强，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市瀚博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15