本发明专利技术公开了一种乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系及其制备和应用。催化剂体系包括催化剂载体和催化剂，其中催化剂载体为咪唑类离子液体，催化剂为金、铂、钯、锡、汞、铜或铑的氯化物中的一种或其两种以上任意组合。上述催化剂体系的制备方法为将催化剂溶于催化剂载体中。乙炔和氯化氢两种气体混合后在上述催化剂体系存在下进行反应。此制备工艺实现了乙炔氢氯化制备氯乙烯的液相反应，避免催化剂体系的损失，且更加环保和安全。提高了乙炔的转化率和氯乙烯的选择性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系及其制备和应用。
技术介绍
氯乙烯单体是重要的有机合成化工原料，用于生产聚氯乙烯，聚氯乙烯是塑料的 重要品种。乙炔氢氯化反应是工业合成氯乙烯的重要化学过程，我国绝大多数聚氯乙烯原 料是通过该反应生产的。目前该反应采用的催化剂是负载在活性炭上的氯化汞催化剂，反 应为气固反应，在固定床中进行的催化反应具有催化活性高、反应速度快、反应剧烈的特 点。但是，反应带比较窄(通常为O. 15m 0. 7m)、反应热带走困难、局部温度难以控制、触媒 中的氯化汞升华快，从而导致催化剂使用寿命短、消耗高、对环境带来巨大危害，同时活性 炭易变性。气固反应使用活性炭为载体，活性炭对催化剂的吸附能力有限，使用前，负载在 活性炭上的氯化汞催化剂体系需加热活化8-12小时；使用中，催化剂体系易粉化、易表面 积炭，易板结化，需要经常翻捣，造成催化剂流失；使用后，催化剂吸附在活性炭上不利于回 收再生(Agnew J. B. ， et al.， Catalyst deactivation inacetylene hydrochlorination， Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. ， 1986， 25 :19-22.)。 与传统的固定床反应器相比，液相催化反应体系不使用固体载体，传热效果好，避 免出现局部温度过高，减少催化剂升华，从而延长催化剂使用寿命，减少消耗，既节约成本 又环保；不使用活性炭载体，避免了其带来的粉化、板结等问题，操作简便；使用后的催化 剂可以回收和再生。 乙炔氢氯化反应的液相催化剂体系以前也有报道。如 专利US 1812542，US 1934324和US 3113158介绍了溶有氯化铜、氯化亚铜的盐酸 水溶液作为催化剂将乙炔转化为氯乙烯。专利CN1037501将氯化钯溶于N-甲基吡咯烷酮 作为催化剂，实现液相氢氯化反应。SU 165446和SU 232956分别报道了在氯化铜存在下， 在二甲基甲酰胺和盐酸三乙醇溶液中的乙炔氢氯化反应。 乙炔氢氯化反应温度较高，工业上通常为150 18(TC，而这些专利使用的都是普通有机溶剂或者水作为催化剂分散体系，有的溶剂沸点低，如水、乙醇；有的溶剂在反应温度下挥发严重，造成溶剂的损失，需要增加冷却设备，增加成本，并限制了反应温度的选择，而且引起环境污染。此外，有机溶剂一旦发生泄露事故，污染严重，易引起火灾。 离子液体是在室温或在使用温度附近呈液态的由离子构成的物质，其性质可以通过对阳离子修饰或改变阴离子来进行调节，如熔点、粘度、密度、疏水性均可通过改变离子的结构而予以改变。
技术实现思路
为了解决现有技术中乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中所存在的问题，本专利技术提供一 种乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系及其制备和应用。 本专利技术提供的乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系，包括催化剂和催化剂载体，3其中，催化剂载体为咪唑类离子液体。 作为优选，上述催化剂载体阴离子为氯离子、溴离子、六氟磷酸根或四氟硼酸根的 咪唑类离子液体。具体可选，氯化1-丁基_3-甲基咪唑、溴化1-丁基-3_甲基咪唑、l-丁 基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑四氟 磷酸盐中的一种或其两种以上任意组合。 上述催化剂为金、钼、钯、锡、荥、铜或铑的氯化物中的一种或其两种以上任意组 合，其中，催化剂在所述催化剂体系中的浓度为0. 02 lmol/L。 本专利技术提供一种制备上述催化剂体系的方法按照所述浓度，将上述催化剂溶于 上述催化剂载体中。 作为优选，上述催化剂体系，还包括铋、钾或铈的氯化物中的一种或其两种以上 任意组合作为助催化剂，其中，上述助催化剂在上述催化剂体系中的浓度为O. 0045 0.5mol/L。 制备上述催化剂体系的方法为按照所述浓度，将上述催化剂和助催化剂溶于上 述催化剂载体中。 采用上述乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系来制备氯乙烯，制备步骤为将摩 尔比为l : l至l : 3的乙炔和氯化氢混合后，在上述乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体 系存在下进行反应，反应温度为100至20(TC。作为优选，上述乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系来制备氯乙烯的制备步骤为将摩尔比为i : 1.2至i : 1.5的乙炔和氯化氢混合后，在上述乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系存在下进行反应，反应温度为150至 180°C。 本专利技术所达到的技术效果 1、本专利技术提供的催化剂体系制备方法简单，在上述催化剂体系存在下进行乙炔氢 氯化制备氯乙烯的反应，提高了乙炔的转化率和氯乙烯的选择性； 2、实现液相反应，避免以活性炭为载体的气固反应带来热量集中，从而抑制了催 化剂的挥发； 3、催化剂体系可直接用于乙炔氢氯化反应中，省略了现有技术中催化剂体系的活 化步骤，简化了反应的工艺步骤； 4、催化剂体系具有较大的稳定温度范围、较好的化学稳定性，在使用过程中避免 催化剂体系发生变性而影响反应结果； 5、催化剂体系几乎没有蒸气压，不挥发、无色、无嗅，使用过程中无损失，且安全环 保； 6、催化剂体系中不含有机溶剂，无可燃性，无着火点，使用安全，即使发生泄漏事 故也避免造成更大危害； 7、简化反应设备。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。 本专利技术按阳离子的不同将离子液体分为四类 + (烷基季膦)类离子液体、咪唑类离子液体和吡啶类离子液体。 下面通过实施例对本专利技术作进一步的说明。 实施例1 (1)催化剂体系的制备将3. 1928g的氯化铜溶于28. 1577g的氯化1_ 丁基_3_甲基咪唑(Cl)离子液体中，氯化铜浓度为0. 54mol/L，在温度为IO(TC油浴中溶解lh。 (2)乙炔氢氯化反应 上述催化剂体系直接用于乙炔氢氯化生成氯乙烯的反应中，反应配气的摩尔比为C2H2/HC1 = 1/1. 7，空速14mL/mL .h，在150°C的条件下进行反应，氯化氢活化时间1. 5h。分析反应尾气，得到乙炔的转化率在35-40 % ，氯乙烯选择性大于99 % 。 反应后对催化剂体系称重，没有质量损失。催化剂体系几乎没有蒸气压，不挥发、无色、无嗅，具有较大的稳定温度范围、较好的化学稳定性，在使用过程中催化剂体系没有发生变性及对反应造成不利影响，且无可燃性，无着火点，使用安全。反应过程中，催化剂体系稳定、无损失，连续使用720个小时，乙炔的转化率和氯乙烯的选择性均无降低。 实施例2 (1)催化剂体系的制备将3. 2308g的氯化亚铜溶于22. 9236g的氯化1_ 丁基_3_甲基咪唑(Cl)离子液体中，氯化亚铜浓度为0.92mol/L。在温度为12(TC油浴中溶解2h。 (2)乙炔氢氯化反应 上述步骤制备得到的催化剂体系用于乙炔氢氯化生成氯乙烯的反应中，反应配气的摩尔比为C2H2/HC1 = 1/1. 43，空速19mL/mL h，在160°C的条件下进行反应，氯化氢活化时间1. lh。分析反应尾气，得到乙炔的转化率在25-35%，氯乙烯选择性大于99%。 反应后对催化剂体系称重，没有质量损失。催化剂体系几乎没有蒸气压，不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种乙炔氢氯化制氯乙烯的催化剂体系，包括催化剂和催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体为咪唑类离子液体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于志勇，
申请(专利权)人：于志勇，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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