[发明专利]一种用于电石法生产氯乙烯的钌基无汞催化剂及其制备和使用方法

说明书

本发明提出一种用于电石法生产氯乙烯的钌基无汞催化剂及其制备和使用方法，属于催化剂技术领域。该催化剂以工业活性炭为载体，以钌离子液体配合物为活性组分。该催化剂在常压固定床乙炔氢氯化反应中表现出了良好的活性和稳定性。

技术领域

本发明提出一种用于电石法生产氯乙烯的钌基无汞催化剂及其制备和使用方法，属于催化剂技术领域。该催化剂以工业活性炭为载体，以钌离子液体配合物为活性组分。该催化剂在常压固定床乙炔氢氯化反应中表现出了良好的活性和稳定性。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）为世界五大通用工程塑料之一，占塑料总需求超过 16%。据统计，PVC材料是所有塑料材料中成分最为复杂多变、应用领域最为广泛的高分子材料，其独特的分子链间隙使各种助剂的添加变得相对容易，可以根据各种功能需要进行适当混配，目前市场上80%以上的塑料助剂都是为PVC材料行业服务的，围绕PVC材料制品的各种主辅材料、改性助剂、设备加工等产业链衍生出了庞大的产业群。

PVC树脂作为氯碱工业产物 Cl₂的主要消耗途径，一直以来都是氯碱工业发展的支柱产业，PVC行业对剧毒产物Cl₂的消纳极大缓解了氯碱工业的压力。PVC制成品耐酸碱、耐老化性好，易着色，电绝缘性、力学性能均表现优异，燃烧后CO₂发生量远低于同类制品，助力碳减排。其软硬制品成本低廉、用途广泛、生产工序短，对生产环境无污染，废弃制品可回收利用性好，是具有绿色环保特性的优势材料。

PVC主要由氯乙烯（VCM）单体聚合而成，约80%的VCM都来自于煤基路线的乙炔氢氯化工艺。然而工业汞基催化剂易挥发、毒性高，严重威胁着环境安全和人类健康。

为寻求可替代氯化汞的新型绿色环保催化剂，无汞催化研发势在必行。无汞催化主要分为两个研究方向：一是寻求可以替代汞组分的金属催化剂，如Au、Ru、Cu、Pd、Pt等，减轻环境污染问题的同时力求降低成本；二是舍弃金属活性组分，以活性炭载体为基础进行改性处理，构建非金属催化剂体系。在贵金属催化剂方向，钌基催化剂有绿色环保、成本较低的特点，作为乙炔氢氯化反应的催化剂具有独特高效的性质。

公告号为CN107803222A的发明专利公开了一种负载型钌配合物催化剂，由多孔固体载体以及负载在载体表面上的钌配合物、金属助剂及非金属助剂组成，所述的钌配合物为多吡啶类钌配合物、钌卟琳钌配合物、芳烃钌配合物、环金属钌配合物、DMSO类钌配合物、胺类钌配合物、亚胺类钌配合物中的一种或多种；所述金属助剂为In、Bi、Ba、Sr、Fe、Mn、Zn、Cs、Ca、Sn中的一种或多种金属的盐；所述非金属助剂为离子液体；上述催化剂在乙炔氢氯化反应中具有很高的稳定性。该发明虽然有效改善了钌基催化剂的活性，但其加入金属助剂并未与离子液体助剂形成稳定的相互作用，限制了催化剂稳定性的进一步提升。

申请号为201711294495.3的发明专利公开了一种用于乙炔氢氯化的钌配合物催化剂及其制备方法，其特征在于以活性炭为催化剂载体，负载RuCl₃和有机配体；RuCl₃与有机配体的摩尔比为1:1~1:6，且Ru占催化剂总重的0.1～5.0 wt.％；所述有机配体为三苯基膦、吡啶、2,2’-联吡啶、乙酰丙酮、氯代二苯基膦、氯苯、环戊二烯、4-甲基异丙基苯、1,5-环辛二烯中的一种或几种。该发明的催化剂虽然制备过程简单，但其加入金属的负载量过高，相同条件下的催化活性与稳定性表现有待提高。

目前乙炔氢氯化钌基催化剂主要存在的困境有负载量较高导致成本高居不下，催化剂稳定性有待提高，制备方法不易工业化生产。基于此背景，本申请公开了一种以活性炭为载体，钌离子液体配合物为活性组分，通过含氮离子液体来提高活性与稳定性的乙炔氢氯化无汞催化剂，该方法绿色环保、成本可控、工业化前景良好。

发明内容

针对以上公开技术存在的不足，本发明提出一种用于电石法生产氯乙烯的钌基无汞催化剂及其制备和使用方法。