[发明专利]一种用于乙炔氢氯化反应的硫脲改性钌基催化剂

说明书

本发明公开了一种用于乙炔氢氯化反应的硫脲改性钌基催化剂，其包括活性炭载体、负载组分和助剂；负载组分为钌盐，助剂为硫脲；钌盐中，钌离子的负载量为0.2wt％‑0.6wt％。优点：本发明通过降低贵金属钌的负载量，通过加入硫脲助剂对钌基催化剂进行改性，开发出性能比以草酸或氯化铵为助剂改性后更优的催化剂，不仅降低成本，而且在乙炔氢氯化反应过程中，以硫脲助剂改性后的催化剂能够有效的抑制积碳的产生同时也抑制高价钌物种被还原；硫脲不仅含有N原子，还有S原子，而S和N原子能够有效提高改性后催化剂对C₂H₂的吸附能力，进而提高催化剂的催化活性和稳定性，同时提高了乙炔的转化率，乙炔的转化率高达90％。

技术领域：

本发明涉及钌基催化剂技术领域，特别涉及一种用于乙炔氢氯化反应的硫脲改性钌基催化剂。

背景技术：

聚氯乙烯(PVC)在医疗保健、医疗设备、电子产品、汽车工业以及建筑领域中被广泛应用；PVC是由氯乙烯(VCM)在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，所以VCM是生产PVC的重要单体；乙炔氢氯化反应在氯碱工业中具有重要的意义，工业应用中通常利用乙炔氢氯化反应生产VCM，而用来催化乙炔氢氯化反应生产VCM的催化剂通常为活性炭负载汞催化剂(HgCl₂/AC)，但是该催化剂在较高温度的反应过程中会挥发有毒的汞蒸气，汞的挥发不仅会使催化剂失活，而且给环境带来严重的污染问题，危害工作人员的身体健康，由此，出于安全和环境问题的考虑，此工艺中使用的汞催化剂受到了限制，寻求汞催化剂的替代品逾显迫切。

研究表明，金催化剂在催化活性和选择性上可以与汞催化剂媲美，但是在低温反应区时由于碳沉积导致催化剂失活，在高温反应区时，由于Au³⁺被还原为Au⁰而使催化剂失活，并且金催化剂的实验反应温度区间不能满足乙炔法生产氯乙烯的工业要求，金的价格非常昂贵，给工业应用带来了成本上的压力，所以金催化剂在工业上的应用不易实现；其他金属和非金属催化剂大都存在活性低，活性组分流失快，寿命低等问题，同样不适合工业应用；而钌基催化剂作为一种在催化活性和选择性上可以与金催化剂媲美价格却远低于金的贵金属备受研究人员的关注，然而大量实验研究表明，钌基催化剂在反应过程中容易形成积碳、高价钌物种被还原成低价钌以及团聚等现象造成催化剂失活，并且应用于乙炔氢氯化反应的钌基催化剂中钌的负载量较高(如1％)，而钌负载量较高的钌基催化剂，其高成本严重制约了钌基催化剂的工业应用。

现有技术中，如申请号为201811140702.4，名称为《一种用于乙炔氢氯化反应的低钌含量钌基催化剂》的文件中，公开了通过加入草酸助剂对钌基催化剂进行改性，开发出性能与钌负载量为1％的钌基催化剂相当的低钌含量催化剂，在该催化剂作用下，乙炔氢氯化反应过程中，乙炔转化率能够达到80.9％，氯乙烯的选择性达99.5％(即氯乙烯的生成量较多)；申请号为201811140713.2，名称为《一种用于乙炔氢氯化反应的低钌含量钌基催化剂及其制备方法》的文件中，公开通过加入氯化铵助剂对钌基催化剂进行改性，开发出性能与钌负载量为1％的钌基催化剂相当的低钌含量催化剂，在该催化剂作用下，乙炔氢氯化反应过程中，乙炔转化率能够达到87％，氯乙烯的选择性达99.7％；以上两篇专利文件中的乙炔转化率和氯乙烯选择性仍有待进一步提高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够有助于提升催化活性以提高乙炔转化率的用于乙炔氢氯化反应的硫脲改性钌基催化剂。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种用于乙炔氢氯化反应的硫脲改性钌基催化剂，其包括活性炭载体、负载组分和助剂；所述负载组分为钌盐，所述助剂为硫脲；所述钌盐中，钌离子的负载量为0.2wt％-0.6wt％。

进一步地，所述硫脲与钌离子的质量比为1:1-5:1。

进一步地，所述硫脲与钌离子的质量比为2:1。

进一步地，所述钌盐中，钌离子的负载量为0.25wt％。