[发明专利]负载型季鏻盐非金属催化剂及制备方法及应用

说明书

本发明公开了负载型季鏻盐非金属催化剂及制备方法及应用，制备方法包括如下步骤：(1)配制季鏻盐溶液；(2)将催化剂载体与季鏻盐溶液，搅拌0.5‑2h，在60‑120℃水浴密封加热2‑12h，取出，干燥，得到负载型季鏻盐的非金属催化剂，所述季鏻盐与催化剂载体的质量比为1‑30：100。本发明的一种负载型季鏻盐非金属催化剂操作性强、可控性好、催化剂性能稳定；制备方法简单，应用于催化乙炔和氯化氢的加成反应中，具有对环境友好，成本低等优点。在反应条件下，乙炔转化率为32‑95％，产物氯乙烯的选择性大于99％。

技术领域

本发明涉及负载型季鏻盐非金属催化剂应用于乙炔和氯化氢加成反应。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)作为塑料工业中最古老和最常用的产品，是世界上最重要的塑料之一，在我国国民经济与社会发展中发挥着重大的作用，其需求量在全球范围内继续增加。PVC的生产主要通过氯乙烯单体(VCM)的聚合，而VCM的主要生产方法分为三种，乙烷法、乙烯法、和电石乙炔法。由于我国“多煤、贫油、少气”的特点，电石乙炔法生产PVC的经济性更优于其他两种方法，其产能占我国PVC产能的70％。但在乙炔法生产氯乙烯过程中主要采用氯化汞为催化剂，汞的使用量占我国汞消耗量的60％以上，是世界最大的耗汞行业，随之带来严重的汞污染问题。无汞催化剂的开发将成为世界各国关注的焦点，唯有采取该方法才能够设计出对环境友好、高效节能的氯乙烯生产工艺，因此，无汞催化剂的开发对乙炔氢氯化反应具有十分重要的意义。

目前，在乙炔氢氯化反应中，无汞催化剂的研究主要分为多相催化剂和均相催化剂。多相无汞催化剂可以分为两大类，金属催化和非金属催化。金属催化剂具有较高催化活性及稳定性，但其受限于其成本及储量，因此推动了非金属催化剂的发展。

中国科学院大连化学物理研究所的中国专利CN103894220A公开了一种分子筛无汞催化剂用于乙炔氢氯化反应。该催化剂由50-100wt％的FAU型分子筛和0-50％的非分子筛组成。

天津大学的中国专利CN104549401A公开了一种非金属催化剂用于乙炔氢氯化反应中，主要将含有N、O、S和P的化合物与催化剂载体相结合而得到的非金属催化剂。

中国专利CN106238095A，公开了一种掺杂硫元素的非金属催化剂，将其应用于乙炔氢氯化反应中。该催化剂主要是将含硫化合物掺杂到催化剂载体中而获得一种非金属催化剂。

上述专利中发明了非金属催化剂应用于乙炔氢氯化反应中，但仍然存在非金属催化剂催化活性低，稳定性差等特点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种负载型季鏻盐非金属催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种负载型季鏻盐非金属催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供负载型季鏻盐非金属催化剂在催化乙炔和氯化氢加成反应中的应用。

本发明的技术方案概述如下：

负载型季鏻盐非金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制季鏻盐溶液；

(2)将催化剂载体与季鏻盐溶液，搅拌0.5-2h，在60-120℃水浴密封加热2-12h，取出，干燥，得到负载型季鏻盐的非金属催化剂，所述季鏻盐与催化剂载体的质量比为1-30：100。

所述季鏻盐优选为：十四烷基三丁基溴化鏻、十四烷基三甲基溴化鏻、十二烷基三甲基溴化鏻、十二烷基三苯基溴化鏻、苄基三甲基溴化膦、乙基三苯基氯化鏻、四丁基溴化鏻、四苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、四甲基溴化鏻或四苯基四氟硼酸鏻。

所述季鏻盐溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、甲苯或二氯乙烷。

所述催化剂载体优选：活性炭、氧化铝、石墨烯或碳纳米管。