一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法，将铜盐和非贵金属催化助剂加入至盐酸溶液中，搅拌均匀后，得到浸渍液A，将氯代异喹啉主活体配体溶液加入浸渍液A中，在室温下利用搅拌器充分搅拌后，得到浸渍液B，再得到的浸渍液B采用等体积浸渍法浸渍氮和磷掺杂改性后的活性炭载体，过滤，将载体用去离子水清洗至中性，然后干燥、焙烧，得到无汞催化剂，最后对无汞催化剂的钝化处理。本发明专利技术具有工艺简单、钝化时间短的优点，制得的非贵金属无汞催化剂改善了使用的贵金属由于价格高昂，难以在工业中大规模应用的缺点，并且在最大程度保证催化活性与稳定性的同时，降低了催化剂的制作成本。降低了催化剂的制作成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机合成中的催化剂
，具体的说是一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)，英文简称PVC，是氯乙烯单体(VCM) 在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。聚氯乙烯(PVC)具有良好的物理、化学和机械性能，广泛应用于农业、工业、建筑和日常生活等领域，是世界五大热塑性合成树脂之一。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的PVC分子量一般在5 万～11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加，无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
[0003]PVC的合成主要使用氯乙烯单体，因此氯乙烯单体的合成工艺技术直接影响着PVC的产品质量、生产成本及市场竞争力。目前氯乙烯单体的生产工艺主要有两种，分别是乙烯法和乙炔法。世界上发达国家的生产主要以乙烯法为主，而国内由于煤炭资源相对丰富，而石油资源相对短缺，乙炔法生产PVC 应用最为广泛，传统的乙炔法采用汞催化剂，即以活性炭为载体，氯化汞为活性物质，汞催化剂存在毒性强，因此需要去毒处理制得无汞催化剂。目前国内外无汞催化剂的研究热点主要集中在贵金属金、钯、铂等为活性组分的催化剂和非贵金属铋、铜、锡等为活性组分的催化剂。由于贵金属成本高昂，所以难以进行大规模工业应用。非贵金属在成本上比贵金属要低的多，但是会存在制备的催化剂稳定性差等问题。为此，我们提出了一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法，用以克服以上问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术目的是提供一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂及其制备方法。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其特征在于：以氮和磷掺杂改性后的活性炭作为载体，铜盐作为主活性组分，催化助剂为非贵金属元素，且引入氯代异喹啉作为主活性配体。
[0006]优选的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其中：所述铜盐为碱式
碳酸铜、碱式硫酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜以及碳酸铜中的一种或多种。
[0007]优选的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其中：所述非贵金属元素为铁、锰、铜、铝、铅、锌以及锡中的一种或多种。
[0008]优选的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其中：所述主活性组分占载体的1.5
‑
8wt.％，所述主活性配体占载体的0.3
‑
3wt.％。
[0009]本专利技术还提供了一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤S1：将铜盐和非贵金属催化助剂加入至盐酸溶液中，搅拌均匀后，得到浸渍液A；
[0011]步骤S2：将氯代异喹啉主活体配体溶液加入至步骤S1得到的浸渍液A中，在室温下利用搅拌器充分搅拌后，得到浸渍液B；
[0012]步骤S3：将步骤S2得到的浸渍液B采用等体积浸渍法浸渍氮和磷掺杂改性后的活性炭载体，过滤，将载体用去离子水清洗至中性，然后干燥、焙烧，得到无汞催化剂；
[0013]步骤S4：无汞催化剂的钝化处理：当乙炔和氯化氢作为原料气合成氯乙烯过程中，催化剂失活后，将氮气通入反应容器中置换原料气，向反应容器中通入氯化氢气体，对催化剂进行钝化处理，向反应容器中通入氮气，置换氯化氢气体，最后向反应容器中通入空气，置换氮气完成无汞催化剂钝化处理。
[0014]进一步的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其中：步骤S1中所述盐酸溶液的浓度为5
‑
15mol/L。
[0015]进一步的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其中：步骤S1中所述盐酸溶液与步骤S2中所述氯代异喹啉主活体配体溶液的浓度比为2:0.3
‑
0.7。
[0016]进一步的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其中：步骤S2中所述的浸渍的时间为8
‑
36h，浸渍温度为水浴恒温30
‑
70℃。
[0017]进一步的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其中：步骤S3中所述焙烧温度为220
‑
350℃，焙烧时间为3
‑
8h，焙烧氛围为惰性气体。
[0018]进一步的是，上述的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其中：步骤S4中所述反应容器的氮气或空气压力为0.3
‑
2.0MPa，温度为 20
‑
80℃，空速为100
‑
500h
‑1。
[0019]本专利技术的有益效果：该种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法具有工艺简单、钝化时间短的优点，制得的非贵金属无汞催化剂改善了使用的贵金属由于价格高昂，难以在工业中大规模应用的缺点，并且在最大程度保证催化活性与稳定性的同时，降低了催化剂的制作成本。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]具体实施例一
[0022]本专利技术第一实施例提供的用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)将5mol/L铜盐和非贵金属催化助剂加入至盐酸溶液中，搅拌均匀后，得到浸渍液A；
[0024](2)将0.25mol/L氯代异喹啉主活体配体溶液加入至(1)得到的浸渍液A中，在浸渍的时间为8h，浸渍温度为水浴恒温30℃下，利用搅拌器充分搅拌后，得到浸渍液B；
[0025](3)将(2)得到的浸渍液B采用等体积浸渍法浸渍氮和磷掺杂改性后的活性炭载体，过滤，将载体用去离子水清洗至中性，然后焙烧温度为220℃，焙烧时间为3h，焙烧氛围为惰性气体的环境下进行干燥、焙烧，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其特征在于：以氮和磷掺杂改性后的活性炭作为载体，铜盐作为主活性组分，催化助剂为非贵金属元素，且引入氯代异喹啉作为主活性配体。2.根据权利要求1所述的一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其特征在于：所述铜盐为碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜以及碳酸铜中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其特征在于：所述非贵金属元素为铁、锰、铜、铝、铅、锌以及锡中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂，其特征在于：所述主活性组分占载体的1.5
‑
8wt.％，所述主活性配体占载体的0.3
‑
3wt.％。5.根据权利要求1所述的一种用于合成氯乙烯的非贵金属无汞催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1：将铜盐和非贵金属催化助剂加入至盐酸溶液中，搅拌均匀后，得到浸渍液A；步骤S2：将氯代异喹啉主活体配体溶液加入至步骤S1得到的浸渍液A中，在室温下利用搅拌器充分搅拌后，得到浸渍液B；步骤S3：将步骤S2得到的浸渍液B采用等体积浸渍法浸渍氮和磷掺杂改性后的活性炭载体，过滤，将载体用去离子水清洗至中性，然后干燥、焙烧，得到无汞催化剂；步骤S4：无汞催化剂的钝化处理：当乙炔和氯化氢作为原料气合成氯乙烯过程中，催化剂失活后，将氮气通入反应容器中置换原料气，向反应容器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云和，曾诚，
申请(专利权)人：新晃新中化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：