[发明专利]一种催化剂、其制备方法及其在合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷中应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别涉及一种催化剂、其制备方法及其在气相反应制备三氟碘甲烷和五氟碘乙烷中的应用。

背景技术

三氟碘甲烷和五氟碘乙烷是全氟碘代烷烃中最重要的两种产品，在灭火、制冷、刻蚀、调聚及医药等方面有着广泛的应用。

关于这两种产品的合成制备方法，迄今已有大量文献报道，其中以气相催化合成工艺最为先进，具有良好的工业应用前景。专利US 5892136、JP 5268110、JP 20058453报道了以三氟甲烷为原料气相合成制备三氟碘甲烷的方法、工艺及生产装置。这些方法采用浸渍法制备催化剂，但反应过程中存在催化剂积碳严重，使用寿命短的问题，同时高温产生的高聚物影响碘的循环利用。专利FR 2794456报道了使用五氟乙烷和碘通过气相催化反应同时合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷的方法，该方法同样存在催化剂使用寿命问题。专利CN 101219925A报道了一种使用三氟甲烷或五氟乙烷同时合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷的工艺方法及催化剂，该工艺使用惰性的载体材料，能够进一步延长催化剂的使用寿命，但由于采用浸渍法制备，催化剂的活性组分易流失，影响催化剂的反应活性。专利EP 1918268、US 8034985、US 8722945、US 8871986报道了用于合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷的催化剂及催化剂再生工艺，但催化剂的使用寿命问题仍然未能很好解决。

综上所述，采用气相法合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷的关键在于催化剂，需要开发一种新型催化剂用于解决现阶段催化剂使用寿命短的问题，对其未来的产业化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服以上所述催化剂的缺陷，通过改变催化剂活性组分、制备方法，改善催化剂的表面性质，提高活性组分的分散度，进而达到延长催化剂使用寿命的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种催化剂，以碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、稀土金属盐中的一种或多种为活性组分，与多孔金属氟化物或金属氟氧化物粉体混合，添加适量的胶黏剂以便成型，采用挤出成型的方式制备催化剂，活性组分负载量0.1-50％。

所述碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、稀土金属盐为卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、醋酸盐及复盐。

所述碱金属盐为钾盐、铷盐、铯盐；碱土金属盐为镁盐、钙盐、锶盐、钡盐；所述过渡金属盐为铬盐、钒盐、钼盐、锌盐、铜盐、铁盐、钴盐、镍盐；所述稀土金属盐为钪盐、钇盐、镧盐；所述氟化物为氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化铬，所述氟氧化物为氟氧化铝、氟氧化镁、氟氧化铬。

所述胶黏剂为水、乙醇、磷酸、稀硝酸、聚乙烯醇、硅溶胶。

上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)称取一定量的碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、稀土金属盐中的一种或几种，按一定比例与多孔金属氟化物或氟氧化物粉体混合均匀，添加适量的胶黏剂，通过碾压捏合得到泥料；

2)利用挤条机将上述泥料挤出成型，催化剂直径1-3mm，得到的条形催化剂经过80-150℃干燥后，在300-650℃下焙烧补强。

所述步骤2)中的干燥时间2-24h，步骤2)中的焙烧时间2-24h。

上述催化剂在同时合成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷中的应用。

所述应用是在上述催化剂作用，以三氟甲烷和碘为原料，于温度400‐650℃发生气相反应，同时生成三氟碘甲烷和五氟碘乙烷，碘与三氟甲烷的进料比为1/8‐1/1。

所述气相反应前对催化剂进行诱导反应，所述诱导反应为在400－500℃下，往填装有催化剂的反应器通入空气与三氟甲烷，时间为3－5小时，空气与三氟甲烷进料比为1/2‐1/15，总空速控制在100‐1500h^‐1，诱导反应后再通入碘蒸气。

所述空气与三氟甲烷进料比为1/8‐1/15，总空速控制在150‐400h^‐1，气相反应温度为500‐600℃，碘与三氟甲烷的进料比为1/3‐1/1。

本发明的催化剂采用混料挤出的方式，避免了浸渍法中活性成分的流失，并通过改变催化剂活性组分，制备方法，提高了本发明的催化剂的使用寿命。