一种乙炔液相合成氯乙烯的催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于催化，具体涉及一种乙炔液相合成氯乙烯的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氯乙烯(pvc)树脂是五大通用塑料之一，被广泛用于工业、农业、建筑和科技等领域。pvc是通过氯乙烯单体(vcm)聚合而成，而vcm单体的主要合成方法主要包括乙炔法、乙烯法和乙烯氧氯化法和乙烷氧氯化法，工业上乙炔法采用的为含汞催化剂体系，然而汞资源的日益枯竭以及汞对环境和人体造成的严重危害，国际鼓励开发无汞催化剂。无汞催化剂的开发基本全部集中在固体催化剂，然而固体催化剂在使用过程中由于活性高放热量大，使得催化剂局部温度过高，导致催化剂烧结、积碳等问题，从而影响催化剂气固传质效率，最终催化剂活性降低，使用寿命缩短。基于此，有研究者开始引入液相催化剂应用于乙炔氢氯化反应。与气固相反应相比，气液相反应具有温度均一、传质优异的特点。

2、中国发明专利申请cn115945214a公开了一种乙炔氢氯化液相合成氯乙烯的液相催化溶液、用途和合成氯乙烯的方法、装置、使用方法，液相催化溶液包含液相非金属溶液和液相金属催化溶液，液相非金属催化溶液包含第一组分和第二组分，第一组分为咪唑类化合物和咪唑氯嗡盐中的的一种，第二种酰胺类，液相金属催化溶液为在液相非金属催化溶液的基础上添加金属氯化物，通过催化性能评价该液相催化剂表现出较高的活性，该发明由于氯化氢吸收和氯乙烯解吸分开进行，存在工艺流程长、能耗高、解析效果差等问题。

3、中国另一发明专利申请cn105148989a公开了一种多孔固体材料负载型离子液体-金催化剂及其制备和应用，所述催化剂包括多孔固体材料载体以及负载在载体表面上的离子液体和金属离子化合物的复合物，该发明的多孔固体材料负载型离子液体-金催化剂具有催化活性和选择性高、稳定性好、成本低等特点，但是反应带比较窄、反应热带走困难、局部温度难以控制、触媒中的氯化汞升华快，从而导致催化剂使用寿命短、消耗高、对环境带来巨大危害，同时活性炭易变性。

4、上述发明证明了液相催化的可行性，然而体系的反应温度一般高普通溶剂的沸点，导致液相催化剂的流失，严重影响催化剂活性，因此寻找合适的反应介质是乙炔氢氯化液相反应的关键。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种乙炔液相合成氯乙烯的催化剂及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种催化剂，所述催化剂的原料包括咪唑类离子液体、金属氯化物和季膦盐类有机配体助剂。

4、优选地，所述有机配体助剂选自四苯基溴化膦、甲基三苯基溴化膦、乙基三苯基溴化膦、丙基三苯基溴化膦、四苯基氯化膦、甲基三苯基氯化膦、乙基三苯基氯化膦和丙基三苯基氯化膦中的任意一种。

5、优选地，所述咪唑类离子液体选自c1-c6烷基取代氨基中氢基团的咪唑氯盐离子液体中的任意一种，所述金属氯化物选自氯化金、氯化钌、氯化钯、氯化铜、氯化铋和氯化锡中的一种或多种。

6、优选地，所述金属氯化物、离子液体和有机配体助剂的摩尔比为0.5-10:100:5-20。

7、本发明还提供了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)将咪唑类离子液体搅拌，得溶液a；

9、(2)将金属氯化物与季膦盐类有机配体助剂混合，得溶液b；

10、(3)再将溶液a与溶液b混合，即得催化剂。

11、优选地，步骤(1)中所述搅拌的时间为0.5-2h，搅拌的温度为80-140℃，搅拌的转速为100-700rpm。更优选地，所述搅拌的时间为1-2h，搅拌的温度为100-120℃，搅拌转速为200-500rpm。

12、优选地，步骤(2)中所述所述混合后进行搅拌，所述搅拌的温度为30-80℃，搅拌的时间为0.5-2h，所述混合时加水。更优选地，所述搅拌的温度为40-60℃，搅拌的时间为1-2h。

13、优选地，步骤(3)中所述混合的温度为100-140℃，混合的时间为2-12h。更优选地，所述混合的温度为120℃，混合的时间为5-10h。

14、本发明还提供了上述催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用。

15、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

16、(1)本发明采用离子液体为反应介质，加入有机配体络合金属活性组分，大大提高金属活性组分的分散度，抑制活性组分被还原，尤其在实际工业情况下降低氢气对活性组分的还原效应。

17、(2)本发明的催化剂制备简单，能够保证催化剂的均一性。

18、(3)本发明在反应过程中反应温度均匀，避免催化剂烧结积碳问题，可延长催化剂使用寿命，降低pvc生产成本。

技术特征：

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂的原料包括咪唑类离子液体、金属氯化物和季膦盐类有机配体助剂。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述有机配体助剂选自四苯基溴化膦、甲基三苯基溴化膦、乙基三苯基溴化膦、丙基三苯基溴化膦、四苯基氯化膦、甲基三苯基氯化膦、乙基三苯基氯化膦和丙基三苯基氯化膦中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述咪唑类离子液体选自c1-c6烷基取代氨基中氢基团的咪唑氯盐离子液体中的任意一种，所述金属氯化物选自氯化金、氯化钌、氯化钯、氯化铜、氯化铋和氯化锡中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述金属氯化物、离子液体和有机配体助剂的摩尔比为0.5-10:100:5-20。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为0.5-2h，搅拌的温度为80-140℃，搅拌的转速为100-700rpm。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1-2h，搅拌的温度为100-120℃，搅拌转速为200-500rpm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合时加水，所述混合后进行搅拌，所述搅拌的温度为30-80℃，搅拌的时间为0.5-2h，步骤(3)中所述混合的温度为100-140℃，混合的时间为2-12h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合后进行搅拌，所述搅拌的温度为40-60℃，搅拌的时间为1-2h，步骤(3)中所述混合的时间为5-10h。

10.一种如权利要求1-4任一项所述的催化剂或者权利要求5-9任一项所述的制备方法制备得到的催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用。

技术总结
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种乙炔液相合成氯乙烯的催化剂及其制备方法和应用。本发明的一种乙炔液相合成氯乙烯的催化剂的原料包括咪唑类离子液体、金属氯化物和季膦盐类有机配体助剂。本发明通过以离子液体为反应介质，加入有机配体络合金属活性组分，制备液相催化剂，大大提高金属活性组分的分散度，抑制活性组分被还原，提高催化剂活性和稳定性，同时采用液相催化剂可避免局部温度过高，对设备移热能力要求降低，具有较高的工业化应用前景。

技术研发人员：代元元,牛强,杨京林,努娜,赵长森
受保护的技术使用者：鄂尔多斯市瀚博科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22