[发明专利]一种催化合成电石的方法

权利要求书

1.一种催化合成电石的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按照碳材料与钙材料2～6:1的摩尔比称取反应物，将碳材料和钙材料分别造粒成2-400目，二者通过机械搅拌法混合成均匀的反应混合物；或者先将碳材料和钙材料混合均匀后再造粒成2-400目，得到混合均匀的反应混合物；

(2)将催化剂加入到步骤(1)所得反应混合物中并混合均匀，催化剂的添加量为反应混合物质量的0～20％，得到催化反应混合物；

(3)将步骤(2)所得催化反应混合物投入高温电阻炉中，在1600～1800℃下反应0.5～6h，降温后取出，得到含碳化钙的电石产物；将电石产物与水反应制备乙炔；将含钙材料和催化剂的电石渣进行回收并粉碎成2-400目，继续添加适量钙材料和碳材料进行多次循环利用。

2.根据权利要求1所述的催化合成电石的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的碳材料为焦炭、半焦、烟煤、活性炭、生物质碳、兰炭中的一种或两种以上，所述碳材料直接使用或者预处理后再使用，所述预处理为酸处理、焙烧、掺杂或负载催化剂中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的催化合成电石的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的钙材料为氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙、电石渣中的一种或两种以上，所述钙材料直接使用或者预处理后再使用，所述预处理为焙烧、掺杂或负载催化剂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求2所述的催化合成电石的方法，其特征在于，所述的酸处理，是指利用酸溶液将碳材料中的过量杂质溶解并去除，具体步骤为：按1-100mL/g的用量比将碳材料置于质量分数为0.01-50％的盐酸或硫酸溶液中，在20-100℃下恒温处理1-24h，然后过滤并洗涤至中性，将滤饼置于80-200℃下干燥1-24h。

5.根据权利要求2或3所述的催化合成电石的方法，其特征在于，所述的焙烧处理，是指将碳材料或者钙材料置于马弗炉或者气氛炉中，以5-20℃/min的升温速率升温至300-1800℃，保温焙烧1-6h，冷却至室温后收集起来备用；气氛炉通入的气氛为空气、或者氧气和氮气的混合气体，气体流量为20-400mL min^-1。

6.根据权利要求2或3所述的催化合成电石的方法，其特征在于，所述的掺杂或负载催化剂采用浸渍和焙烧方法，包括以下主要步骤：(a)称取一定量的碳材料或/和钙材料，钙材料可直接使用或者选择焙烧理后的钙材料；再按金属盐化合物与碳材料0.01～5:1的摩尔比加入金属盐化合物，然后按水与金属盐化合物1-100mL/g的用量比加入去离子水或者普通自来水，使得金属盐化合物溶解完全；(b)采用自然风干方法，或者在搅拌条件下升温至50～100℃，将浸渍了金属盐的固液混合物进行干燥；(c)将所得材料转入马弗炉或其它电炉中，以5-20℃/min的升温速率升温至300-1000℃，保温焙烧1-6h，冷却至室温后收集起来备用；其中，步骤(b)或步骤(c)所得的材料均为掺杂或负载了催化剂的材料，二者均可以作为原材料用于催化合成碳化钙反应。

7.根据权利要求1所述的催化合成电石的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的催化剂为钴基金属、金属氧化物或金属盐化合物催化剂中的一种或两种以上，所述催化剂中所含金属为过渡金属、主族金属、碱金属或碱土金属中的一种或两种以上，所述过渡金属为Co、La、Ni、Cu、Fe、Mn、W、Mo、Y、Zr、Ti或Sm中的一种或两种以上，所述主族金属为Al、Ga或Si中的一种或两种以上，所述碱金属或碱土金属为K、Na、Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或两种以上，所述盐化合物为硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或两种以上；所述催化剂中，金属钴的摩尔含量为x＝0.01-100％，其它金属的总摩尔含量为1-x。