[发明专利]乙炔氢氯化制备氯乙烯的催化剂体系及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明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 。

背景技术

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0.15 m～0.7 m)、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（Agne w J.B., et al., Catalyst deactivation in acetylene h ydrochlorination, 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 CN1037 501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150～180℃，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。

发明内容

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 发明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。

本发明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，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、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3 -甲基咪唑六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、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，其中，催化剂在所述催化剂体系中的浓度为0.02~1 mol/L。

本发明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0.0045~0.5mol/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。