[发明专利]一种由乙炔与氯化氢反应制备氯乙烯的方法

说明书

本发明公开了一种由乙炔与氯化氢反应制备氯乙烯的方法，所述方法是在基于生物质的氮掺杂碳催化剂的作用下，使乙炔与氯化氢反应制备氯乙烯；所述的基于生物质的氮掺杂碳催化剂是由生物质或生物质与氮源的混合物经400～1000℃碳化而得，所述的生物质选自竹材加工下脚料、木材加工下脚料、植物秸秆、植物叶片、谷类、豆类、谷类加工下脚料、豆类加工下脚料、牲畜粪中的至少一种。本发明所述方法具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、过程可控性强、易于规模化生产、氯乙烯选择性和乙炔转化率高、安全环保等优点。

技术领域

本发明涉及一种氯乙烯的制备方法，具体说，是涉及一种由乙炔与氯化氢反应制备氯乙烯的方法，属于氯乙烯的制备技术领域。

背景技术

氯乙烯是一种非常重要的化工原料，主要用于生产聚氯乙烯树脂(PVC)，PVC是世界五大工程塑料之一，在工农业生产中都具有十分广泛的应用。截止2016年，世界PVC产量达到了4000万吨，我国是世界第一大PVC生产国，产量达到2500万吨，市场需求每年还在以5％速度增长，因此氯乙烯的发展一直是人们关注的重要课题。

氯乙烯的制备方法主要有乙炔氢氯化法和乙烯氧氯化法。其中，乙炔氢氯化法是通过乙炔与氯化氢催化反应直接生成氯乙烯，由于我国是富煤贫油国家，因此我国氯乙烯的生产主要是采用乙炔氢氯化法，占我国氯乙烯产品的70-80％。炔氢氯化法技术简单成熟，但反应过程中需要使用氯化汞催化剂，所用的氯化汞催化剂容易升华流失，对环境污染严重，联合国通过“水俣公约”，并计划到2020年前彻底禁止汞出口。解决汞触媒污染问题，研究催化剂向低汞化、无汞化方向发展，控制并逐步消除汞污染，是摆在我们氯碱化工行业面前最艰巨的任务。

国内外学者对无汞催化剂做了大量研究，对催化剂活性组分和催化剂的载体都分别进行了很多报道。最早期发现四氯化金，氯化铂等贵金属氯化物对乙炔氢氯化具有非常强的催化活性，但是贵金属催化剂价格昂贵并且容易失活，很长一段时间科研人员都在努力研究如何延长贵金属催化剂的失活问题，至今没有工业化应用报道。之后也有很多学者开始研究贱金属催化剂催化乙炔氢氯化反应，但催化活性明显低于贵金属催化剂，并且贱金属催化剂稳定性也比较差。

氮掺杂是一种常见的催化剂修饰改进的方法，氮掺杂类催化剂通常具有较好的催化活性，目前已经有氮掺杂类催化剂用于制备氯乙烯的相关报道。中国专利CN201510006144.2公开了一种氮掺杂活性炭催化剂及其在氯乙烯合成中的应用，该专利将含氮化合物加入水中溶解得到氮化物溶液；然后将活性炭加入前述氮化物溶液中浸渍；最后将前述浸渍后的活性炭于完全干燥后，氮气气氛中煅烧，制得氮掺杂活性炭催化剂；制备的氮掺杂活性炭催化剂在催化乙炔和氯化氢反应合成氯乙烯中，具有很好的催化性能。

但是目前的氮掺杂类催化剂都是以活性炭为载体，是将活性炭载体浸渍于含氮的浸渍液中，然后高温煅烧而得，活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产，因此可归属为氮掺杂煤基催化剂，制备过程中难免会用到大量的不可再生的煤，造成资源上的浪费，同时制备的催化剂活性较低，还不足以满足实际生产的需要。

生物基是一种可持续的再生资源，价格低廉，我国生物质资源丰富，但能源化利用率较低。每年全国可用的生物质资源总量约4.6亿吨标准煤，其中包括农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物、生活垃圾与有机废弃物等，生物质废弃物的过多堆积导致的环保压力。但2015年，我国生物质能利用量约3500万吨标准煤，其中只有约50％的生物质能得到了商品化利用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种由乙炔与氯化氢反应制备氯乙烯的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：