本发明专利技术涉及一种新型氮改性碳材料催化剂载体及其制备方法和应用。它主要以市售的各种碳材料(普通活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)为原料，以三聚氰胺或尿素为改性剂，采用浸渍法和二次活化法制备得到氮改性碳材料。将该氮改性碳材料应用于乙炔氢氯化反应中作为催化剂载体，在负载催化剂时，乙炔空速30-180h-1、温度140-180℃、n(HCl)∶n(C2H2)＝1.05～1.15时，其初始转化率比未改性样品提高20％-300％，选择性接近100％，催化性能明显提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种乙炔氢氯化反应催化剂载体及其制备方法和应用，具体地说涉及一种具有高选择性氮改性碳材料催化剂载体及其制备方法和应用。
技术介绍
随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，PVC(聚氯乙烯)的需求量越来越大。PVC是由VCM(氯乙烯单体)聚合得到的，VCM的生产方法主要有乙烯法工艺、乙烷法工艺和乙炔法工艺。由于我国的资源分布状况，原料气乙烯一直都很缺乏并且价格很高，并且石化资源日益枯竭，这就为我国拥有大量低成本的煤提供了原料和价格优势，所以我国适合以乙炔法路线为主生产VCM。因此在西部地区，如新疆、内蒙等煤炭资源丰富的地区，新建或扩建的电石法生产聚氯乙烯树脂项目发展迅速。目前制约乙炔法成为绿色化学的唯一也是致命的瓶颈问题是合成氯乙烯单体(VCM)的氯化汞催化剂，该催化剂主要有效成分为氯化汞，汞易升华损失，是电石法生产聚氯乙烯中的严重污染源。电石法工艺每生产 I吨PVC就要消耗汞I. 4千克左右，据统计，2008年世界上电石法生产PVC的总量为3809 万吨，依此计算所需汞的量为5. 333万吨左右。另外汞是一种重金属，有剧毒，产生毒性的浓度为O. 01 O. lmg/1，并且不能被微生物降解，只能以不同的价态，在水、底质和生物之间迁移转化，发生分散和富集作用，进入人体后又很难代谢出去，聚集在肝、肾和脑中，损害神经系统，造成了可怕的“水俣病”。据预测到2014年乙炔法生产PVC树脂的耗汞量可达到 17. 5489万吨，汞也因其潜在的巨大危害而备受关注。因此目前亟待解决的是含汞催化剂造成的污染问题。国内外学者针对这一问题目前研究了多种低汞、无汞催化剂，其中Au 催化剂得到了广泛的关注。活性炭材料是含碳物质经过炭化、活化等工艺处理后所制得的优质多孔吸附剂。 由于活性炭材料巨大的比表面积、足够的化学稳定性和机械强度、优异的耐酸、耐碱、耐热性、使用方便易再生等特点，所以它广泛应用于食品、医药、工业、农业、卫生、军事等领域。 针对活性炭材料的不同用途对其进行专门的改性已有相关报道，刘小军等在制备球形活性炭时使用三聚氰胺作为改性剂，引入了含氮、含氧官能团，丰富了球形活性炭的表面化学性质。 获得的氮元素的质量分数可高达5.4%，主要存在形式为吡咯和吡啶类氮。刘植昌[]等在浙青球的制备中加入了致孔剂二茂铁，并使用制备好的球形活性炭对VB12做了吸附性能的研究。实验表明二茂铁中的金属粒子能够对水和浙青产生催化作用，从而在活化时起到扩展孔道和发展中孔结构的作用。而中孔结构分布的增加可以有效提高球形活性炭的吸附性能。通过研究发现所制备的球形活性炭对VB12有着非常好的吸附能力，吸附量和吸附速度都有所增加。综上所述氮改性碳材料作为催化剂载体对于乙炔氢氯化反应具有极优的催化活性，但到目前为止，还没有关于氮改性碳材料催化剂载体的相关报道。本专利技术涉及一种新型氮改性碳材料催化剂载体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型氮改性碳材料催化剂载体及其制备方法和应用， 并且该催化剂载体对于乙炔氢氯化反应的转化率和选择性都很高。本专利技术的技术方案包括以下步骤I.催化剂载体的制备将制备好的碳材料(颗粒状活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)按一定比例与改性剂(三聚氰胺或尿素)混合，加入一定量的去离子水，在85°C下浸溃24h，干燥后放入真空管式炉中，在氮气保护下以5°C /min升温至700-900°C，冷却至室温后放入去离子水中煮沸 Ih,干燥后即可使用。2.催化剂载体的应用将载体加入到配置好的催化剂溶液中，不断搅拌，在80°C 下浸溃10h，水浴蒸干，在120°C下干燥12h备用。乙炔氢氯化反应在内径为IOmm的不锈钢固定床反应器中进行，催化剂装填量为 4 8mL，乙炔和氯化氢压力都为O. IMPa,乙炔氯化氢(摩尔比)=I I. 2，乙炔气体首先通过装有硅胶的干燥器脱除水分；氯化氢气体经5A分子筛吸附柱干燥。反应前用氮气吹扫除去系统中水分和空气，然后先通入氯化氢气体活化O. 5h后，再通入乙炔气体进行反应。气体流量用质量流量计控制。反应产物用氢氧化钠溶液吸收除去氯化氢气体之后进行色谱分析。具体实施方式实施例I :I.催化剂载体的制备使用市售的球形活性炭按I : O. 8的比例与三聚氰胺混合，加入一定量的去离子水，在85°C下浸溃24h，干燥后放入真空管式炉中，在氮气保护下以5°C /min升温至750°C， 冷却至室温后放入去离子水中煮沸lh，干燥后即可使用。2.催化剂载体的应用将改性球形活性炭加入到配置好的氯化汞溶液中，不断搅拌，在80°C下浸溃10h，水浴蒸干，在120°C下干燥12h备用。乙炔氢氯化反应在内径为IOmm的不锈钢固定床反应器中进行，催化剂装填量为 4 8mL，乙炔和氯化氢压力都为O. IMPa,乙炔氯化氢(摩尔比)=I I. 2，乙炔气体首先通过装有硅胶的干燥器脱除水分；氯化氢气体经5A分子筛吸附柱干燥。反应前用氮气吹扫除去系统中水分和空气，然后先通入氯化氢气体活化O. 5h后，再通入乙炔气体进行反应。气体流量用质量流量计控制。反应产物用氢氧化钠溶液吸收除去氯化氢气体之后进行色谱分析。权利要求1.一种氮改性碳材料催化剂载体，它主要以市售的各种碳材料(普通活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)为原料，以三聚氰胺或尿素为改性剂，采用浸溃法和二次活化法制备得到氮改性碳材料。氮改性碳材料的氮含量为3% -8%。2.根据权利要求I所述的氮改性碳材料催化剂载体，其特征是催化剂载体的制备方法包括以下步骤4将制备好的碳材料(颗粒状活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)按一定比例与改性剂(三聚氰胺或尿素)混合，加入一定量的去离子水，在85°C下浸溃24h，干燥后放入真空管式炉中，在氮气保护下以5°C /min升温至700-900°C，冷却至室温后放入去离子水中煮沸lh，干燥后即可使用。3.根据权利要求I所述催化剂载体的应用，其特征在于将该氮改性碳材料应用于乙炔氢氯化反应中作为催化剂载体，在负载催化剂时，乙炔空速30-180h-l、温度140-180°C、n (HCl) n (C2H2) = I. 05 I. I时，其初始转化率比未改性样品提高20% -300%，选择性接近100%。全文摘要本专利技术涉及一种新型氮改性碳材料催化剂载体及其制备方法和应用。它主要以市售的各种碳材料(普通活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)为原料，以三聚氰胺或尿素为改性剂，采用浸渍法和二次活化法制备得到氮改性碳材料。将该氮改性碳材料应用于乙炔氢氯化反应中作为催化剂载体，在负载催化剂时，乙炔空速30-180h-1、温度140-180℃、n(HCl)∶n(C2H2)＝1.05～1.15时，其初始转化率比未改性样品提高20％-300％，选择性接近100％，催化性能明显提高。文档编号B01J32/00GK102921473SQ201210366639公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日专利技术者代斌, 韩伟杰, 朱明远 申请人:石河子大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮改性碳材料催化剂载体，它主要以市售的各种碳材料(普通活性炭、球形活性炭、碳纳米管等)为原料，以三聚氰胺或尿素为改性剂，采用浸渍法和二次活化法制备得到氮改性碳材料。氮改性碳材料的氮含量为3％？8％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：代斌，韩伟杰，朱明远，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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