[发明专利]一种负载型季铵盐和金属氯化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种负载型季铵盐和金属氯化物催化剂及其制备方法。将金属氯化物、季铵盐加入到溶剂中至完全溶解，使得季铵盐与金属氯化物的质量比400‑0.1:1，在30‑90℃温度下静置2‑12h后过滤分离，得到金属氯化物‑季铵盐配合物；将所得到的配合物溶于水中至完全溶解得到催化剂浸渍液，将多孔活性炭载体在搅拌下加入上述催化剂浸渍液，在60‑100℃温度下浸渍6‑24h后在60‑120℃温度下蒸干溶剂得到负载型季铵盐和金属氯化物催化剂。本发明催化剂可以降低反应温度，降低了反应过程中的积碳和结焦，提高催化剂寿命，并且反应产物选择性好，副产物少，是一种成本低，活性高，稳定性好的无汞催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是一种负载型季铵盐和金属氯化物催化剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是世界五大通用工程塑料之一，在各个行业中均具有广泛的应用，而聚氯乙烯的生产工艺主要由氯乙烯单体聚合而成。我国是聚氯乙烯在的最主要的消费和生产国，而我国多煤少油的基本国情决定了我国生产氯乙烯的生产工艺是乙炔氢氯化法。乙炔氢氯化法目前所遇到的主要问题是汞触媒催化剂的广泛大量使用所造成的环境污染以及汞资源的大量耗损。现在，世界上主要产汞大国的汞矿已面临枯竭，我国的汞矿耗竭的速率加快，欧盟组织从2011年开始也禁止汞的输出，我国将会面临无汞可用的地步。再加上随着环保意识日益增强，对环境保护的要求与标准日益提高，这就使得开发无汞触媒催化剂变得十分必要。

目前，乙炔氢氯化制备氯乙烯催化剂的研究面临着催化剂的活性和寿命的问题，专利文献中已经有相当多对金属催化乙炔氢氯化反应的报道。

当前报道的非均相的固体催化剂包括贵金属和非贵金属两类。其中非贵金属催化剂的研究主要包括铜、铋、钴等，但催化剂的催化活性低，稳定性差成为制约其开发的瓶颈；贵金属固体催化剂的活性组分包括金、钯、铂、铱和钌等，他们具有催化活性高的优势，其中，金催化剂具有很高的催化活性。但是，金催化剂在强还原性反应物乙炔的作用下会把活性组分(Au³⁺)还原为没有活性的Au⁰，使得金催化剂稳定性差；同时，金催化剂较高的成本也成为制约其大规模工业化的瓶颈。钌基催化剂由于其很高的催化活性兼具较低的价格成为研究的热点，专利报道CN 201210305820公开了一种Ru-Co-Cu复配乙炔氢氯化催化剂，它包括惰性多孔活性炭载体和承载在载体上的钌盐、铜盐和钴盐，钌的质量占所述Ru-Co-Cu催化剂质量的0.01％～5％，Ru、Cu和Co的摩尔比为1:0.1～10:0.1～10。随后专利CN201210305818， CN 201210307816，CN 201210307780相继报道制备了一系列双金属，三金属的低钌负载量催化剂(0.1-1wt％)，该发明的催化剂制备方法工艺简单，容易操作，且反应活性高，寿命长。当前文献专利报道的钌基乙炔氢氯化催化剂大多需要添加多助剂配方的形式来增加催化活性和稳定性，但是添加多助剂增加了催化剂成本，造成催化剂活性组分的聚集。为此，开发一种成本低，活性高，稳定性好的负载型固体催化剂对于突破现有工业应用的瓶颈是十分必要的。

基于上述背景，本发明提出了将季铵盐和金属氯化物复合物负载在多孔活性炭载体上，制备得到负载型催化剂。该催化剂保持了很高的催化活性，又具有很好的稳定性，同时，能够降低金属氯化物的负载量，大大降低制备催化剂的成本，解决了汞催化剂污染大，贵金属金催化剂高负载量价格昂贵及稳定性差等问题。因此，负载型季铵盐和金属氯化物催化剂适用于大规模工业化生产应用。

发明内容

本发明的目的是为克服长期困扰电石法PVC行业的汞催化剂易失活流失和汞污染问题、负载型金贵金属催化剂成本高，负载型非贵金属催化剂活性低和稳定性差等缺点，提供一种负载型的季铵盐和金属氯化物的催化剂及其制备方法以及其在乙炔氢氯化法生产氯乙烯的应用。该催化剂表现了很好的活性，选择性和稳定性，是一种环境友好的催化剂。

本发明技术方案概述如下: