[发明专利]一种非贵金属催化剂及其采用该催化剂生产氯乙烯的工艺

说明书

本发明提供一种非贵金属催化剂，所述催化剂的制备方法，包括活性炭预处理、载体颗粒的制备、吸附液的配置、吸附、负载、平衡、干燥。本发明还提供一种采用所述催化剂生产氯乙烯的工艺，包括：催化剂装填、活化、合成氯乙烯。本发明的非贵金属催化剂，其催化剂活化温度仅需80‑90℃，催化剂活化时间仅需7‑8h；培养期仅需7‑9天，所述培养温度仅需90‑100℃，有效降低生产资源成本、时间成本的消耗。所述非贵金属催化剂，在反应温度为105℃，乙炔空速130^‑1条件下，其乙炔初始转化率超过99.0%，氯乙烯选择性超过99.1%。

技术领域

本发明涉及氯乙烯生产领域，尤其是涉及一种非贵金属催化剂及其采用该催化剂生产氯乙烯的工艺。

背景技术

氯乙烯，是合成聚氯乙烯的单体。聚氯乙烯树脂是一种重要的塑料原料，是五大通用合成树脂之一，具有良好的物理及机械性能，广泛应用于生产生活中的各个领域。氯乙烯单体的生产是聚氯乙烯工业中的一个重要环节。

氯乙烯的合成工艺分两大类，即乙烯氧氯化法和乙炔氢氯化法，其中以乙炔氢氯化法为主。具体是以一定纯度的乙炔和氯化氢气体为原料，按照一定的比例混合后，加入含有催化剂的转化器内，升温反应生成氯乙烯。其化学反应方程式为：C₂H₂ + HCl → C₂H₃Cl

目前关于乙炔氢氯化法制氯乙烯催化剂的研究主要包括贵金属催化剂、非贵金属催化剂以及非金属催化剂。其中，贵金属催化剂有较高的催化活性及稳定系，英国卡迪夫大学Graham.J.Hutchings教授在Au（金）催化乙炔氯化氢气固相反应进行了深入的研究，提出了Au催化剂的催化机理及失活机理，并进行了工业化测试，测试结果效果优于有害重金属催化剂，但催化剂价格昂贵，大幅增加聚氯乙烯的生产成本，不具有经济可行性。

非金属催化剂催化活性较金属催化剂低，制备所需能耗较高，且步骤繁琐，无法达到大规模工业化应用的要求。

非贵金属催化剂主要研究方向为锡、铜、钡、锌、钼、铋等，相较于贵金属催化剂，成本低，对环境危害小，且催化活性较高，能够达到工业化应用的条件。

申请人发现，目前现有的非贵金属催化剂用于生产氯乙烯过程中时，为保证较好的催化性能、以及较理想的催化寿命，需对非贵金属催化剂进行活化处理，但是在活化处理过程中，对所述非贵金属催化剂进行活化所需的时间长、温度高，影响生产进度；同时在氯乙烯合成前期，其乙炔、氯化氢混合气体在转化器中培养期长，最佳培养温度往往超过110℃，时间成本、资源成本消耗大。同时，申请人还发现，在催化剂活化或培养期过程中，活化不彻底或培养期不足，都会对催化剂性能形成不利影响，影响催化剂性能及寿命，从而最终导致产品转化率、纯度的降低，无法满足大规模工业化生产要求。

中国专利CN110550997A公开了一种无汞触媒催化生产氯乙烯的工艺，其采用特定组分及配比的催化剂，通过特定的工艺方法，对氯乙烯的生产进行催化。但是在催化剂进行催化的过程中，触媒活化所需的活化时间长、活化温度高；同时在氯乙烯合成前期，其乙炔、氯化氢混合气体在转化器中培养期长达10-30天，最佳培养温度达到了120℃。

中国专利CN106215977A公开了一种催化活性高的合成氯乙烯用无汞触媒及其制备方法，其采用特定的原料组分及配比，特定的制备方法制成的无汞触媒，对氯乙烯生产进行催化。但是在所述无汞触媒进行催化的过程中，其无汞触媒预热活化所需的时间长、活化温度高；同时在氯乙烯合成前期，其乙炔、氯化氢混合气体在转化器中培养期长达30天，培养温度为105-115℃。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种非贵金属催化剂及其采用该催化剂生产氯乙烯的工艺，以实现以下发明目的：

（1）在保证催化剂催化性能及催化寿命的前提下，降低催化剂活化所需的时间及温度条件；