[发明专利]一种用于合成氯乙烯的磷化铜催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提出一种用于生产氯乙烯的磷化铜催化剂，其特征在于：该催化剂的载体为活性炭，活性组分为Cu₃P，助剂为氯化铜、氯化镍、氯化钡中的一种或几种。本发明所提出的催化剂绿色环保，生产工艺简单，生产周期短。该催化剂在乙炔氢氯化合成氯乙烯反应中表现出很好的活性和选择性。

背景技术

众所周知，聚氯乙烯(PVC)作为五大合成树脂之一，在人们的日常生活和生产中扮演者非常重要的角色，且随着社会的不断进步和发展其需求量逐年呈上升趋势。目前我国绝大多数氯乙烯是采用乙炔氢氯化法制备，由于当前我国汞污染和汞资源的匮乏，无汞催化剂生产氯乙烯已经成为目前研究的热门课题。目前对无汞催化剂生产氯乙烯的研究主要集中在改变氯乙烯的生产工艺，主要是对现有生产工艺和设备进行改造，这样就造成了生产资源的巨大浪费。因此在现有工艺条件不变的情况下研究和开发用于乙炔氢氯化法制备氯乙烯的无汞催化剂，具有十分重大的理论和现实意义。本发明中负载型Cu₃P催化剂被应用到乙炔氢氯化法制备氯乙烯反应中，并表现出了很好的活性和选择性。

发明内容

本发明提出一种用于生产氯乙烯的磷化铜催化剂，其特征在于：该催化剂的载体为活性炭，活性组分为Cu₃P，助剂为氯化铜、氯化镍、氯化钡中的一种或几种。

磷化铜催化剂的制备步骤：

首先，在室温搅拌状态下将氯化铜和次磷酸盐溶解到去离子水中，之后将溶液浸渍到活性炭载体中，并于60℃下烘干；然后将烘干后的前体装入反应器内，于静态的氮气气氛中在所需温度下焙烧，并在氮气气氛下降至室温得到催化剂前体；最后将助剂溶液浸渍到催化剂前体中，并在120℃下烘干得到所需的催化剂。

制备步骤中所述的H₂PO₂^-:Cu²⁺摩尔比在1.5～2.0范围内；所述的Cu₃P组分的质量百分含量为2-20％；所述的次磷酸盐包括分析纯次磷酸钠、次磷酸铵；所述的前体焙烧温度为250～400℃；所述的前体焙烧时间为10-120min；所述的助剂的质量百分含量为2-20％。

具体实施方式

以下对催化剂的制备方案进行更详细具体的说明。

实施例一：

首先，在室温搅拌状态下将3.44g的氯化铜和4.28g的次磷酸钠溶解到25.0g去离子水中，之后将溶液浸渍到23g活性炭载体中，并在60℃下烘干；然后将烘干后的前体装入反应器内，于氮气气氛中在250℃下焙烧60min，并在氮气气氛下降至室温得到催化剂前体；最后将20g浓度为5％的BaCl₂溶液真空浸渍到前体中，并在120℃下烘干所得样品被命名为A。催化剂A用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为64％，氯乙烯选择性为53％。

实施例二：

制备过程与催化剂A的制备过程相同，只改变次磷酸钠的量为6.43g，其它条件不变，所得样品被命名为B。催化剂B用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为64％，氯乙烯选择性为53％。

实施例三：

制备过程与催化剂A的制备过程相同，只改变前体焙烧温度为400℃，其它条件不变，所得样品被命名为C。催化剂C用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为66％，氯乙烯选择性为56％。

实施例四：

制备过程与催化剂A的制备过程相同，只改变活性炭质量为11.5g，其它条件不变，所得样品被命名为D。催化剂D用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为71％，氯乙烯选择性为60％。

实施例五：

制备过程与催化剂A的制备过程相同，只改变助剂为20g浓度为5％的NiCl₂溶液，其它条件不变，所得样品被命名为E。催化剂E用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为67％，氯乙烯选择性为55％。

实施例六：

制备过程与催化剂A的制备过程相同，只改变助剂为20g浓度为5％的CuCl₂溶液，其它条件不变，所得样品被命名为F。催化剂F用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应中，170℃下乙炔转化率为68％，氯乙烯选择性为57％。