一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑及其製備方法
2023-12-05 10:20:26
專利名稱：一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑及其製備方法
技術領域：
本發明提出一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑及其製備方法。該催化劑以Ni2P為活性中心，以活性炭為載體，通過添加助劑可以得到具有一定活性的新型無汞催化劑；本發明所提出的催化劑具有生產工藝簡單，生產周期短，綠色環保，成本低廉等優點。該催化劑在乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中表現出很好的活性和選擇性。
背景技術：
氯乙烯是合成聚氯乙烯(PVC)的重要單體。隨著PVC產業的不斷發展和壯大其需求量與日俱增。在我國「缺油、貧氣、富煤」的能源結構環境決定下，乙炔氫氯化法製備氯乙烯是目前最符合我國能源結構的發展要求，在未來的幾十年內仍是主要的氯乙烯生產工藝。乙炔氫氯化法製備氯乙烯目前存在的最大缺點是汞的汙染問題。這也是行業和企業方面面臨的來自環境保護方面的嚴峻考驗。當前國際社會對汞的使用問題也是非常的關注，在不久的將來汞資源將面臨著從限制出口到最終淘汰的結局。因此研究和開發用於乙炔氫氯化法製備氯乙烯的無汞催化劑，具有十分重大的理論和現實意義。目前無汞催化劑的研發主要集中在金屬氯化物和貴金屬催化劑。金屬磷化物是磷原子填隙地插入到金屬晶格中形成的一類金屬化合物，主要用在加氫領域，在很多催化反應中其活性可以和貴金屬相媲美。本發明中負載型M2P催化劑被應用到乙炔氫氯化法製備氯乙烯反應中，並表現出了很好的活性和選擇性。
發明內容
本發明提出一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑及其製備方法。其特徵在於該催化劑以活性炭為載體，活性組分為M2P,助劑為氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇中的一種或幾種。磷化鎳催化劑的製備步驟首先，在室溫攪拌狀態下將一定比例的氯化鎳和次磷酸鹽溶解到去離子水中，之後將溶液真空浸漬到活性炭載體中，並於在80°C下烘乾；然後將烘乾後的前體裝入反應器內，於氮氣氣氛中在一定溫度下焙燒一定時間，並在氮氣氣氛下降至室溫得到催化劑前體； 最後將助劑溶液真空浸漬到催化劑前體中，並在120°C下烘乾得到所需的催化劑。製備步驟中所述的化學計量關係為，H2PO2- Ni2+在1.5 2.0範圍內；所述的 Ni2P組分質量百分含量為5-20%;所述的次磷酸鹽包括次磷酸鈉、次磷酸銨；所述的前體焙燒溫度為200 400°C ；所述的前體焙燒時間為10-120min ；所述的助劑包括氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇中的一種或幾種，助劑質量百分含量為3-20%。
具體實施例方式以下對催化劑的製備方案進行更詳細具體的說明。實施例一首先，在室溫攪拌狀態下將4. 12g的氯化鎳和3. 64g的次磷酸鈉溶解到33. 75g去離子水中，之後將溶液真空浸漬到23g活性炭載體中，並於在80°C下烘乾；然後將烘乾後的前體裝入反應器內，於氮氣氣氛中在200°C下焙燒60min，並在氮氣氣氛下降至室溫得到催化劑前體；最後將20g濃度為5%的BaCl2溶液真空浸漬到前體中，並在120°C下烘乾所得樣品被命名為A。催化劑A用於乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中，150°C下乙炔轉化率為64%， 氯乙烯選擇性為53%。實施例二製備過程與催化劑A的製備過程相同，只改變次磷酸鈉的量為2. 73g，其它條件不變，所得樣品被命名為B。催化劑B用於乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中，150°C下乙炔轉化率為65%，氯乙烯選擇性為53%。實施例三製備過程與催化劑A的製備過程相同，只改變前體焙燒溫度為400°C，其它條件不變，所得樣品被命名為C。催化劑C用於乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中，150°C下乙炔轉化率為52%，氯乙烯選擇性為44%。實施例四製備過程與催化劑A的製備過程相同，只改變助劑為20g濃度為5%的NiCl2溶液， 其它條件不變，所得樣品被命名為D。催化劑D用於乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中，150°C下乙炔轉化率為60%，氯乙烯選擇性為51%。實施例五製備過程與催化劑A的製備過程相同，只改變助劑為20g濃度為5%的狗(13溶液， 其它條件不變，所得樣品被命名為E。催化劑E用於乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中，150°C下乙炔轉化率為51%，氯乙烯選擇性為42%。
權利要求
1.本發明提出一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑，其特徵在於該催化劑以活性炭為載體，活性組分為Ni2P,助劑為氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇中的一種或幾種。
2.本發明提出一種權利要求1中所述磷化鎳催化劑的製備方法；其具體實施步驟為 首先，在室溫攪拌狀態下將一定比例的氯化鎳和次磷酸鹽溶解到去離子水中，之後將溶液真空浸漬到活性炭載體中，並於在80°C下烘乾；然後將烘乾後的前體裝入反應器內，於氮氣氣氛中在一定溫度下焙燒一定時間，並在氮氣氣氛下降至室溫得到催化劑前體；最後將助劑溶液真空浸漬到催化劑前體中，並在120°C下烘乾得到所需的催化劑。
3.按照權利要求2中所述的化學計量關係中，H2PO2- Ni2+在1.5 2.0範圍內。
4.按照權利要求2中所述的Ni2P組分質量百分含量為5-20%。
5.按照權利要求2中所述的次磷酸鹽包括次磷酸鈉、次磷酸銨。
6.按照權利要求2中所述的前體焙燒溫度為200 400°C。
7.按照權利要求2中所述的前體焙燒時間為10-120min。
8.按照權利要求2中所述的助劑包括氯化鐵、氯化鎳、氯化鋇中的一種或幾種，助劑質量百分含量為3-20%。
全文摘要
本發明提出一種用於乙炔氫氯化法生產氯乙烯的磷化鎳催化劑及其製備方法。該催化劑以Ni2P為活性中心，以活性炭為載體，通過添加助劑可以得到具有一定活性的新型無汞催化劑；本發明所提出的催化劑具有生產工藝簡單，生產周期短，綠色環保，成本低廉等優點。該催化劑在乙炔氫氯化製備氯乙烯反應中表現出很好的活性和選擇性。
文檔編號B01J27/185GK102151578SQ20111002336
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者關慶鑫, 李偉, 段瓊 申請人:李偉