[发明专利]一种三组分乙炔氢氯化无汞催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于乙炔氢氯化反应的无汞催化剂及其制备方法，该催化剂包含载体活性炭和活性组分，活性组分为三组分的混合物，其中A组分为氯金酸，B组分为氯化铜，C组分为氯化钠、氯化钾、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化铈、氯化钡中的一种，其中，A组分中的金元素与所述载体的重量百分比为0.01％～0.1％，B组分中的氯化铜与所述载体的重量百分比为0.5％～20％，C组分与所述载体的重量百分比为1％～30％。采用等体积浸渍将活性组分负载在载体上，并通过烘干手段得到新型无汞催化剂。该催化剂在乙炔氢氯化制备氯乙烯的反应中表现出很高的活性，选择性及较好的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种可用于乙炔氢氯化反应的无汞催化剂及其制备方法，属于化工生产中的催化剂及其制备领域。

背景技术

PVC作为五大通用塑料之一，在国家经济建设当中起着重要作用，广泛应用于汽车、建材、管材、电线电缆、玩具以及食品包装等多种行业。乙炔法(乙炔氢氯化法)、乙烯法和乙烷法是工业上合成氯乙烯单体的主要方法。我国“多煤、少气、贫油”的基本国情决定了乙炔法成为我国合成氯乙烯单体的主流工艺。目前，工业上乙炔法使用的催化剂为活性炭负载氯化汞催化剂。但是，氯化汞的高挥发性和毒性，对环境和人类是巨大的威胁；同时，根据《水俣条约》，自2020年起将禁止生产及进出口含汞产品；因而开发无汞乙炔氢氯化反应催化剂是迫切需要解决的问题。国内外研究者在开发无汞催化剂方面进行了大量的研究，其中，G.J.Hutchings等人对金、钯、铂等单一金属进行了一系列的研究，发现：所有的单一金属元素在乙炔氢氯化反应中都能表现出一定的催化活性，但是稳定性较差，寿命较短，反应过程中普遍存在飞温现象等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于解决电石乙炔法聚氯乙烯生产中使用高毒性汞催化剂所带来的环境污染问题；目的之二在于解决当前活性炭负载金催化剂，金负载量高，成本高的问题；目的之三在于解决当前乙炔氢氯化反应催化剂稳定性较差，寿命较短，反应过程中普遍存在飞温现象难以克服等问题。

本发明中催化剂特点为使用三组分混合物作为活性组分，该方案的优点为：第一，B组分氯化铜和C组分的加入可以使金的分散性更好，从而提高金的利用率，使催化剂在金负载量低于0.1％时即具有超高的反应活性；第二，催化剂的超高活性，使得其在低温下即可达到100％转化率，从而有效降低反应热点，使乙炔氢氯化反应温度不超过220℃，进而提高催化剂稳定性，延长催化剂的寿命。

为此，本发明开发了一种三组分乙炔氢氯化无汞催化剂及其制备方法。

更具体地，本发明开发了一种三组分乙炔氢氯化无汞催化剂，其特征在于，所述催化剂包含载体活性炭和活性组分，活性组分为三组分的混合物，其中A组分为氯金酸，B组分为氯化铜，C组分为氯化钠、氯化钾、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化铈、氯化钡中的一种。并且在所述的催化剂中，A组分中的金元素与所述载体的重量百分比为0.01％～0.1％，B组分中的氯化铜与所述载体的重量百分比为0.5％～20％，C组分与所述载体的重量百分比为1％～30％。

在一个优选实施方案中，所述催化剂的活性炭载体为椰壳炭、煤质炭、果壳炭和木质炭中的一种或多种。

在一个优选实施方案中，所述催化剂C组分为氯化钠、氯化钾、氯化铯、氯化铈、氯化钡中的一种。

在一个优选实施方案中，在所述催化剂中，金元素与所述载体的重量百分比为0.03％～0.08％。

在一个优选实施方案中，在所述催化剂中，氯化铜与所述载体的重量百分比为1％～15％。

在一个优选实施方案中，在所述催化剂中，C组分与所述载体的重量百分比为5％～25％。

本发明开发了一种三组分乙炔氢氯化无汞催化剂的制备方法，其特征在于，第一步，分别用去离子水配置三种活性组分的溶液；第二步，按一定比例将三种溶液混合搅拌均匀；第三步，向混合溶液中加入一定量活性炭，浸渍，室温晾干并高温干燥。