本发明涉及催化氯丙烷消除反应的催化剂，具体涉及一种非金属催化剂及其在催化氯丙烷消除反应中的应用。
背景技术：
氯代烷烃在氢氧化钠或者氢氧化钙等碱存在的前提下，在液相中发生消除反应制备相对应的烯烃是有机化学中常见的制备烯烃双键的反应，比如由3,4-氯丁烯消除反应生产氯丁二烯，以及1,1,2-三氯乙烷的消除反应。然而，除了液相反应外，还可以通过气相催化发生消除反应，得到对应烯烃和消除氯化氢气体，工业上这样的反应需要高温裂解或者催化裂解，比如1,2-二氯乙烷高温裂解消除氯化氢制备氯乙烯单体。通过催化消除反应的机理，也可以利用氯丙烷为原料裂解生成丙烯。
另外，氯丙烷以及二氯丙烷这些含氯有机挥发性气体，会造成环境的破坏和对人类健康产生不利影响，因此需要想办法去分解转化这些含氯气体。目前主要的方法是在氧气存在下，利用固体酸催化剂如贵金属催化剂或者镉-氧化铝催化剂反应。在温度450-550K范围，用二氧化硅氧化铝催化剂催化氯丙烷脱除氯化氢生成丙烯，当温度更高的时候，有明显的含氯副产物生成。在温度超过700K后，COx为主要副产物。现有的方法不仅催化剂成本高，而且对环境造成污染。
技术实现要素：
本发明的目的是，提供一种非金属催化剂及其在催化氯丙烷消除反应中的应用，提供一种成本低、无毒环保的气相催化氯丙烷消除反应的催化剂。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种非金属催化剂，该非金属催化剂通过如下步骤制备获得：
步骤1，将活性炭经过酸洗干燥处理后作为载体备用；
步骤2，将含氮化合物溶于水中并调节pH值范围为4.5-8，配制成含氮化合物浸渍液，所述含氮化合物浸渍液中含氮化合物的质量含量为1-50％；
步骤3，将所述酸洗处理后的活性炭加入所述含氮化合物浸渍液中浸渍；
步骤4，将所述浸渍后的活性炭抽滤后进行干燥焙烧处理，制得所述非金属催化剂。
优选地，所述活性炭选自煤基活性炭、果壳活性炭或椰壳活性炭中的一种或多种。
优选地，所述含氮化合物选自氨气，氨水，三聚氰胺，尿素，丙烯酰胺，吡啶，吡咯，咪唑、氰乙酰胺中的一种或几种。
优选地，所述步骤1中活性炭酸洗干燥处理的酸洗溶液为0.1-3.0mol/L的盐酸或硝酸溶液，干燥温度为60～160℃，烘干时间为6～24h。
优选地，所述步骤3中活性炭在含氮化合物浸渍液中的浸渍温度为20-100℃，浸渍时间为1-24h。
优选地，所述步骤3中100mL含氮化合物浸渍液中加入50-100g活性炭。
优选地，所述步骤4中活性炭进行干燥焙烧处理的具体方法为：在50-200℃温度范围内干燥1-12h，干燥后的活性炭以1.5-6℃/min(优选1.5-3℃/min)的升温速率升温至400-1000℃(优选600-800℃)范围内进行焙烧，焙烧2-10h(优选4-6h)，冷却至常温制得所述非金属催化剂。
本发明还提供了所述的非金属催化剂在催化2-氯丙烷消除反应制备丙烯中的应用。优选地，所述催化反应的反应温度为150-300℃，空速10-120h-1。
本发明还提供了所述的非金属催化剂在催化2-氯丙烷和乙炔反应制备丙烯和氯乙烯中的应用。优选地，所述2-氯丙烷和乙炔的摩尔比为1:1-1:5，催化反应的反应温度为150-300℃，空速10-120h-1。
本发明的非金属催化剂可以用于如下反应：
反应1)：
反应2)：
反应1)的工艺：2-氯丙烷液体通过泵进入装有催化剂的固定床反应器，反应温度150-300℃，空速10-120h-1，反应流出液冷却至室温，利用气相色谱分析计算2-氯丙烷转化率和丙烯选择性。
反应2)的工艺：2-氯丙烷液体通过泵进入装有催化剂的固定床反应器，2-氯丙烷蒸汽和乙炔气体混合后进入反应床程，两者摩尔比为1:1-1:5，反应温度150-300℃，空速10-120h-1，反应流出液冷却至室温，利用气相色谱分析计算每一时间段内2-氯丙烷和乙炔转化率以及丙烯选择性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1，本发明制备了一种氮掺杂碳材料，这种材料可以催化氯丙烷裂解生成丙烯，不仅可以消除氯丙烷这种有机挥发气体对环境污染并且还变废为宝，将氯丙烷转化成丙烯，并且本发明还可以用氯丙烷和乙炔协同反应，不仅将氯丙烷转化还同时将产生的氯化氢和乙炔反应生成氯乙烯，最大限度的利用氯，最大程度得降低氯排放。
2，本发明中采用的非金属催化剂，和公开的固体酸催化剂相比，在保证高转化率、高选择性及稳定性的基础上，制备成本更低，使用更加环保友好，更适合工业化应用。
具体实施方式
以下通过具体实施例来详细说明本发明的技术方案。本发明中所用的原料和试剂均市售可得。
本发明具体实施例中活性炭酸处理的过称为：将煤基活性炭、果壳活性炭或椰壳活性炭中的一种经过酸洗后干燥作为载体，酸洗溶液可以采用盐酸或硝酸溶液，浓度为0.1-3.0mol/L，干燥温度为60-120℃，烘干时间为6-24h备用。
实施例1
配制质量含量1％的三聚氰胺溶液100ml，调节pH6.5，加入80g酸处理后的椰壳活性炭在60℃下浸渍12h，抽滤后在140℃下干燥3h，以3℃/min，升温到800℃活化4h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷消除反应，控制空速80h-1，200℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率50％，丙烯选择性99％。
实施例2
配制质量含量12％的尿素溶液100ml，调节pH8，加入70g酸处理后的椰壳活性炭在80℃下浸渍18h，抽滤后140℃下干燥3h，以4℃/min，升温到650℃活化5h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷消除反应，控制空速100h-1，250℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率70％，丙烯选择性98％。
实施例3
配制质量含量4％的氨水溶液100ml，调节pH4.5，加入100g酸处理后的煤基活性炭在25℃下浸渍3h，抽滤后100℃下干燥3h，以1.5℃/min，升温到600℃活化4h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷消除反应，控制空速30h-1，180℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率90％，四氯乙烯选择性98％。
实施例4
配制质量含量8％的丙烯酰胺溶液100ml，调节pH6.0，加入50g酸处理后的椰壳活性炭在30℃下浸渍6h，抽滤后120℃下干燥3h，以2℃/min，升温到700℃活化6h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷消除反应，控制空速60h-1，200℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率60％，四氯乙烯选择性99％。
实施例5
配制质量含量40％的咪唑溶液100ml，调节pH7，加入100g酸处理后的椰壳活性炭在70℃下浸渍24h，抽滤后200℃下干燥2h，以3℃/min，升温到850℃活化4h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷和乙炔一步反应，控制空速60h-1，250℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率92％，乙炔转化率85％，丙烯和氯乙烯选择性分别达到98％和99％。
实施例6
配制质量含量30％的吡咯溶液100ml，调节pH6.5，加入60g酸处理后的椰壳活性炭在50℃下浸渍24h，抽滤后180℃下干燥2h，以5℃/min，升温到900℃活化3h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷和乙炔一步反应，控制空速50h-1，220℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率82％，乙炔转化率80％，丙烯和氯乙烯选择性分别达到98％和99％。
实施例7
配制质量含量25％的吡啶溶液100ml，调节pH8，加入80g酸处理后的椰壳活性炭在60℃下浸渍20h，抽滤后120℃下干燥6h，以3℃/min，升温到850℃活化6h，制得催化剂。取15g催化剂，用于气相催化2-氯丙烷和乙炔一步反应，控制空速60h-1，250℃反应，气相色谱分析后计算，2-氯丙烷转化率92％，乙炔转化率88％，丙烯和氯乙烯选择性分别达到99％和98％。
上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。