具有强吸附能力的无汞催化剂载体活性炭的生产方法与流程

具有强吸附能力的无汞催化剂载体活性炭的生产方法
1.本案是以申请号为201910772734.4，申请日为2019-08-21，名称为《用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭及其制备方法》的专利申请为母案的分案申请。
技术领域
2.本发明属于活性炭技术领域，具体涉及一种用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭及其制备方法。


背景技术：

3.聚氯乙烯，英文简称pvc(polyvinyl chloride)，pvc的化学稳定性高，在常温下可耐任何浓度的盐酸、90％以下的硫酸。50-60％的硝酸以及20％以下的烧碱，且pvc具有良好的可塑性，它曾是世界上产量最大的通用塑料，被广泛地应用于建筑材料、装饰材料、管材、日用品、纤维等众多领域。即使在材料行业迅速发展的现在社会，pvc仍然占有重要地位。由于受到石油产量限制的影响，我国生产pvc的方法主要是电石法。电石法生产pvc是利用电石的水解反应产生乙炔，乙炔除杂后再与氯化氢、含汞触媒反应生产氯乙烯单体，氯乙烯单体再聚合生产pvc。
4.电石法中的含汞触媒中含有10-12％左右的氯化汞，能够起到良好的催化作用，纯的氯化汞粉末对于氯乙烯的合成并不活性，其作为催化剂使用时，是通过吸附在活性炭上，通过与碳的相互作用，起到良好的催化效果。但氯化汞在生产过程中会发生升华，升华的汞蒸气部分随废弃排入到大气中，部分被冷凝进入到废水中被排放。汞具有剧毒，会在生物体内负极，且在自然条件下不易分解。会对周围环境造成极大的污染。有待使用无汞催化剂替代传统的含汞触媒。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种成本较低的且催化效果好的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭及其制备方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤1、将质量比为2-3:1-1.5:0.5的椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭混合，得第一混合物，将第一混合物烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭；
8.步骤2、将第一活性炭置于含有氢氧化铝胶体的溶液中，搅拌并混合1-2h，然后经离心脱水，再干燥后得到第二活性炭；
9.步骤3、将第二活性炭置于活性溶液中浸渍16-24h，然后在二氧化碳气氛下干燥，得到用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭；
10.其中，所述活性溶液包括碳酸钾、氯化铜和氯化钯。
11.本发明还提供了一种用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭，由上述的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法制备得到。
12.本发明的有益效果在于：本发明提供的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，选用不同原料制备的活性炭进行混合，提升了无汞催化剂载体活性炭的机械强度，所得用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的热稳定性强，通过与含有氢氧化铝胶体的溶液混合，在制备过程中由于后续加温干燥，大部分负载在第一活性炭上的氢氧化铝转变为γ-al2o3，使得无汞催化剂载体活性炭具有多重孔隙结构，提升了无汞催化剂载体活性炭对活性成分的吸附能力，在使用过程中，相较于传统的活性炭，提供了更多不同类型、大小的孔径，对反应物乙炔和hcl的吸附能力明显增强，进而提升了无汞催化剂的催化活性，能够有效催化乙炔转化，且降低了贵金属作为催化剂的使用量，大幅降低了生产成本。
具体实施方式
13.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
14.本发明最关键的构思在于：通过材料的选择和负载氢氧化铝改善活性炭的空隙类
15.型与孔径数量，结合活性溶液的浸渍，提升载体活性炭对催化剂和反应物的负载吸附能力。
16.本发明提供一种用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，包括以下步骤：
17.步骤1、将质量比为2-3:1-1.5:0.5的椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭混合，得第一混合物，将第一混合物烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭；
18.步骤2、将第一活性炭置于含有氢氧化铝胶体的溶液中，搅拌并混合1-2h，然后经离心脱水，再干燥后得到第二活性炭；
19.步骤3、将第二活性炭置于活性溶液中浸渍16-24h，然后在二氧化碳气氛下干燥，得到用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭；
20.其中，所述活性溶液包括碳酸钾、氯化铜和氯化钯。
21.本发明还提供了一种用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭，由上述的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法制备得到。
22.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，选用不同原料制备的活性炭进行混合，提升了无汞催化剂载体活性炭的机械强度，所得用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的热稳定性强，通过与含有氢氧化铝胶体的溶液混合，得到的载体活性炭负载氢氧化铝稳定，不易出现易粉化、强度差、催化剂飞温的问题，并且在制备过程中由于后续加温干燥，大部分负载在第一活性炭上的氢氧化铝转变为γ-al2o3，使得无汞催化剂载体活性炭具有多重孔隙结构，提升了无汞催化剂载体活性炭对活性成分的吸附能力，在使用过程中，相较于传统的活性炭，提供了更多不同类型、大小的孔径，对反应物乙炔和hcl的吸附能力明显增强，进而提升了无汞催化剂的催化活性，能够有效催化乙炔转化，且降低了贵金属作为催化剂的使用量，大幅降低了生产成本。
23.进一步的，所述椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭的质量比为2.5:1:0.5。
24.进一步的，所述步骤2中干燥的温度为400℃。
25.由上述描述可知，通过在400℃下进行干燥，大部分负载在第一活性炭上的氢氧化铝转变为γ-al2o3，能够提升所得载体活性炭的孔隙类型，增加中孔的数量，同时能够吸附
一定含量的水分，有利于提升对活性成分的负载能力，提供提升其对反应物的吸附负载能力。
26.进一步的，所述步骤3中干燥的温度为110-130℃。
27.进一步的，所述碳酸钾的质量为第二活性炭质量的1-3％，所述氯化铜的质量为第二活性炭质量的2-3％，所述氯化钯的质量为第二活性炭质量的0.1-0.15％。
28.由上述描述可知，通过选用不同原料所得活性炭与氢氧化铝胶体混合制备，有效提升了载体活性炭的吸附能力，降低了氯化钯(贵金属)催化剂的使用。
29.进一步的，所述氢氧化铝的质量为第一活性炭质量的5-10％。
30.由上述描述可知，过多的氢氧化铝会影响活性炭的机构，导致部分孔隙阻塞，反而会降低负载吸附能力。
31.实施例1：
32.用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，包括以下步骤：
33.步骤1、将质量比为2.5:1:0.5的椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭混合，得第一混合物，将第一混合物烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭；
34.步骤2、将第一活性炭置于含有氢氧化铝胶体的溶液中，搅拌并混合2h，然后经离心脱水，再于400℃干燥2h后得到第二活性炭；
35.步骤3、将第二活性炭置于活性溶液中浸渍24h，然后在二氧化碳气氛、120℃下干燥，得到用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭；
36.其中，所述活性溶液包括碳酸钾、氯化铜和氯化钯，所述碳酸钾的质量为第二活性炭质量的1％，所述氯化铜的质量为第二活性炭质量的3％，所述氯化钯的质量为第二活性炭质量的0.12％，所述氢氧化铝的质量为第一活性炭质量的5％。
37.实施例2：
38.用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，包括以下步骤：
39.步骤1、将质量比为3:1.5:0.5的椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭混合，得第一混合物，将第一混合物烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭；
40.步骤2、将第一活性炭置于含有氢氧化铝胶体的溶液中，搅拌并混合2h，然后经离心脱水，再于400℃干燥2h后得到第二活性炭；
41.步骤3、将第二活性炭置于活性溶液中浸渍19h，然后在二氧化碳气氛、110℃下干燥，得到用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭；
42.其中，所述活性溶液包括碳酸钾、氯化铜和氯化钯，所述碳酸钾的质量为第二活性炭质量的3％，所述氯化铜的质量为第二活性炭质量的2％，所述氯化钯的质量为第二活性炭质量的0.15％，所述氢氧化铝的质量为第一活性炭质量的10％。
43.实施例3：
44.用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，包括以下步骤：
45.步骤1、将质量比为2:1.2:0.5的椰壳活性炭、竹基活性炭和煤基活性炭混合，得第一混合物，将第一混合物烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭；
46.步骤2、将第一活性炭置于含有氢氧化铝胶体的溶液中，搅拌并混合1h，然后经离心脱水，再于400℃干燥2h后得到第二活性炭；
47.步骤3、将第二活性炭置于活性溶液中浸渍16h，然后在二氧化碳气氛、130℃下干
燥，得到用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭；
48.其中，所述活性溶液包括碳酸钾、氯化铜和氯化钯，所述碳酸钾的质量为第二活性炭质量的2％，所述氯化铜的质量为第二活性炭质量的2.5％，所述氯化钯的质量为第二活性炭质量的0.1％，所述氢氧化铝的质量为第一活性炭质量的7％。
49.实施例4：
50.一种用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭，由实施例1的制备方法制备得到。
51.对比例1：
52.对比例1与实施例1的区别在于，对比例1在步骤1中选择煤基活性炭，将煤基活性炭烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭。
53.对比例2：
54.对比例2与实施例2的区别在于，对比例2在步骤1中选择椰壳活性炭，将椰壳活性炭烘干后粉碎过20目筛，得到第一活性炭。
55.对比例3：
56.对比例3与实施例3的区别在于，对比例3未采用步骤2进行处理，经步骤1所得第一活性炭，在400℃干燥2h后直接进行步骤3的处理。
57.实验例：
58.将上诉实施例1-3和对比例1-3所制备得到的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭，用于乙炔氢氯化反应制备氯乙烯。乙炔空速120h-1，反应温度140℃，v(hcl):v(c2h2)＝1.15，常压，连续运行20h，测定乙炔的平均转化率和稳定性，结果见表1所示。
59.表1
[0060][0061]
可以看出，选择不同原料所得活性炭进行混合使用，有利于提升乙炔的平均转化率，而与氢氧化铝的共用可有效提升反应过程中乙炔的平均转化率。
[0062]
综上所述，本发明提供的用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的制备方法，选用不同原料制备的活性炭进行混合，提升了无汞催化剂载体活性炭的机械强度，所得用于pvc生产的无汞催化剂载体活性炭的热稳定性强，通过与含有氢氧化铝胶体的溶液混合，在制备过程中由于后续加温干燥，大部分负载在第一活性炭上的氢氧化铝转变为γ-al2o3，使得无汞催化剂载体活性炭具有多重孔隙结构，提升了无汞催化剂载体活性炭对活性成分的吸附能力，在使用过程中，相较于传统的活性炭，提供了更多不同类型、大小的孔径，对反应物乙炔和hcl的吸附能力明显增强，进而提升了无汞催化剂的催化活性，能够有效催化乙炔转化，且降低了贵金属作为催化剂的使用量，大幅降低了生产成本，生产过程中无汞排放，更
为安全环保。
[0063]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。