CN105268460B - 一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,包括液相吸附;所述液相吸附,包括配制吸附液、超声辅助吸附、真空渗透吸附。本发明制备的低汞催化剂,以重量百分比计,其中含氯化汞4.68%、氯铂酸3.6%、氯化钡3.6%、十二烷基三甲基氯化铵0.6%、四丁基溴化铵1.2%、硝酸铈0.6%,水0.18%,机械强度99.4%,粒度3~6mm(99.6%),堆积密度500g/l,氯化汞烧失率0.26%;本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,乙炔的转化率为99.97%,氯乙烯的收率达96.9%,降低氯化氢的用量,提高乙炔空速,降低反应温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,属于精细化学技术领域。
背景技术
乙炔法合成氯乙烯所需催化剂为氯化汞催化剂,高汞催化剂的氯化汞含量10-12%,由于高汞催化剂的氯化汞含量高,汞消耗大,现在在逐步被淘汰。
针对汞资源的稀缺和对环境的污染,以及国内外对汞污染防控政策的日益严厉,迫切需要在降低氯化汞的含量,改善其性能的研究上有所突破,在满足工业生产需要的同时,大幅度降低汞资源消耗和对环境及人类健康的污染和危害。
中国专利CN201110246027.5公开了以活性炭为载体,氯化汞含量4-5%,必须的助剂为氯化钡、氯化铈、 氯化铋、氯化铜,非必要助剂为氯化钾、磷酸、氯化锌和氯化亚铜中的一种或几种;中国专利CN201010246013.9公开了以多种分子筛为载体,将活性组分氯化汞负载于载体上,氯化汞含量在2-7%,并采用氯化亚铜、氯化钡、氯化铋、氯化锌等的一种或几种作为辅助组分,含量1-20%。
现有低汞催化剂存在的不足如下:
(1)催化剂自身的性能有待改善;
(2)用于氯乙烯的合成反应,乙炔的转化率低,氯乙烯的收率低;
(3)用于氯乙烯的合成反应,氯化氢的用量多,HCl/ C2H2的摩尔比高达1.1-1.5;
(4)用于氯乙烯的合成反应,乙炔空速低,一般为50-65 h-1;
(5)用于氯乙烯的合成反应,反应温度较高,一般为125-170℃。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的不足,提供一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,以实现以下发明目的:
(1)本发明制备的低汞催化剂,以重量百分比计,其中含氯化汞4.68%、氯铂酸3.6%、氯化钡3.6%、十二烷基三甲基氯化铵0.6%、四丁基溴化铵1.2%、硝酸铈0.6%, 水0.18%,机械强度99.4%,粒度3~6mm(99.6%),堆积密度500g/l,氯化汞烧失率0.26%;
(2)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,乙炔的转化率为99.97%,氯乙烯的收率达96.9%;
(3)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,降低氯化氢的用量;
(4)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,提高乙炔空速;
(5)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,降低反应温度。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,包括液相吸附;所述液相吸附,包括配制吸附液、超声辅助吸附、真空渗透吸附。
以下是对上述技术方案的进一步改进:
所述配制吸附液,用氯化汞、盐酸和脱盐水配制质量分数为2.0%、pH=3.0的氯化汞盐酸溶液,加入适量氯铂酸协同促进剂, 氯化汞和氯铂酸协同促进剂的质量比例为1:6,配成吸附液。
所述氯铂酸协同促进剂,包括氯铂酸、氯化钡、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基溴化铵、硝酸铈,质量比例为3:3:0.5:1:0.5。
所述超声辅助吸附,包括第一阶段超声辅助吸附过程,所述第一阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为130W/L,超声频率为80KHz,温度为85℃,时间为1小时。
所述超声辅助吸附包括第二阶段超声辅助吸附过程;所述第二阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为138W/L,超声频率为93KHz,温度为100℃,时间为1小时。
所述超声辅助吸附包括第三阶段超声辅助吸附过程;所述第三阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为148W/L,超声频率为95KHz,温度为128℃,时间为1小时。
所述超声辅助吸附,同时通入压缩空气,气流的气压为1.65MPa,空气气流的流速为40kg/L。
采用以上技术方案,本发明的有益效果为:
(1)本发明制备的低汞催化剂,以重量百分比计,其中含氯化汞4.68%、氯铂酸3.6%、氯化钡3.6%、十二烷基三甲基氯化铵0.6%、四丁基溴化铵1.2%、硝酸铈0.6%, 水0.18%,机械强度99.4%,粒度3~6mm(99.6%),堆积密度500g/l,氯化汞烧失率0.26%。
(2)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,乙炔的转化率为99.97%,氯乙烯的收率达96.9%。
(3)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,降低氯化氢的用量,HCl/C2H2的摩尔比为1.01,现有技术中HCl/ C2H2的摩尔比为1.1-1.5。
(4)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,提高乙炔空速至80 h-1,现有技术乙炔空速为50-65 h-1。
(5)本发明制备的低汞催化剂,用于氯乙烯的合成反应,降低反应温度至108℃,现有技术中反应温度一般为125-170℃。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法
步骤1 活性炭的制备
(1)原料的选择
所选用的原料为椰壳,含灰分0.61%,木质素36.51%,纤维素53.06%,纤维素含戊聚糖20.54%。
将椰壳粉碎,过100目筛,得椰壳粉。
(2)酸处理
用酸浸渍上述椰壳粉,所述的酸,包括:60%的磷酸、柠檬酸、草酸,质量比例为4:1:2,酸与椰壳粉质量比为3:1,浸泡3小时,水洗,干燥,然后在N2流量为10ml/mim、480℃下,活化2小时。
(3)微波处理
将椰壳粉和氯化锌溶液混合,氯化锌溶液的浓度为35%,椰壳粉与氯化锌的质量比例为1:3,采用微波处理,微波功率为610w,辐照10分钟,制得活性炭。
制备的活性炭碘值1310mg/g,亚甲基蓝值116mg/g,中孔率达55.2%,微孔率为43.6%,四氯化碳吸附值为121%、水份2%、灰份0.6%、堆积密度391g/L、比表面积为1610m2/g,平均孔径为2.5-2.7nm。
步骤2 活性炭的处理
用高纯盐酸和脱盐水配制质量分数为2.1%的盐酸溶液500公斤,常温放置,备用;
将精选的100公斤活性炭放入到上述盐酸溶液中浸泡20分钟,期间使用循环泵使盐酸溶液不断流动,然后取出过滤或用离心机甩干脱水滤干、在200℃的温度条件下干燥至含水2%以下。
步骤3气相吸附
A、前处理
将经过预处理的活性炭装入吸附床中,将高纯度氯化汞进行加热气化,气相的氯化汞进入到装有活性炭的吸附床中,先用氮气吹扫系统,排出氧气、二氧化碳等杂质气体,
B、第一阶段气相吸附
控制压力为0.6MPa,温度为540℃,质量空速为7h-1, 吸附床上端装有冷凝器,冷凝液进行再气化后重新进入吸附床进行吸附,吸附15min后;
C、第二阶段气相吸附
进行降压处理,降压后吸附床内压力为0.4MPa,温度为420℃,质量空速为8h-1,吸附10min;
D、第三阶段气相吸附
再进行升压处理,升压后吸附床内压力为0.7MPa,温度为560℃,质量空速为6h-1,吸附5min,以此为一个循环,该循环完成之后,重复该循环,期间检测活性炭吸附的氯化汞含量,控制氯化汞的含量为3.6%,停止吸附。
步骤4 液相吸附
(1)配制吸附液
用氯化汞、盐酸和脱盐水配制质量分数为2.0%、pH=3.0的氯化汞盐酸溶液,加入适量氯铂酸协同促进剂, 氯化汞和氯铂酸协同促进剂的质量比例为1:6,配成吸附液;
所述协同促进剂,包括氯铂酸、氯化钡、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基溴化铵、硝酸铈,质量比例为3:3:0.5:1:0.5。
(2)超声辅助吸附
将经过步骤3气相吸附后的活性炭,放入到上述A配制的吸附液中,活性炭与吸附液的质量比为1:5,使用三个阶段超声波辅助吸附过程,第一阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为130W/L,超声频率为80KHz,温度为85℃,时间为1小时;第二阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为138W/L,超声频率为93KHz,温度为100℃,时间为1小时;第三阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为148W/L,超声频率为95KHz,温度为128℃,时间为1小时;超声辅助吸附的同时通入压缩空气,气流的气压为1.65MPa,空气气流的流速为40kg/L,期间使用循环泵使吸附溶液不断流动,然后取出过滤300GHz微波烘干至水份小于0.2%,即完成活性炭第一次吸附氯化汞工作。
(3)真空渗透吸附
然后将经过第一次吸附氯化汞的活性炭放入放入到上述A配制吸附液中,活性炭与吸附液的质量比为1:6,再放入不锈钢真空罐中,用真空泵抽真空,达到-0.045MPa压强后保持20s,再恢复至常压,再于常压下浸泡10min,然后取出过滤300GHz微波烘干至水份小于0.2%。
本发明制备的低汞催化剂,以重量百分比计,其中含氯化汞4.68%、氯铂酸3.6%、氯化钡3.6%、十二烷基三甲基氯化铵0.6%、四丁基溴化铵1.2%、硝酸铈0.6%, 水0.18%,机械强度99.4%,粒度3~6mm(99.6%),堆积密度500g/l,氯化汞烧失率0.26%。
实施例2 上述催化剂用于氯乙烯合成反应
本发明催化剂在用于乙炔氢氯化制备氯乙烯的反应中,反应原料气的摩尔配比为C2H2/HCl=1/1.01,乙炔空速为80h-1,反应温度108℃,氯化氢活化时间为40分钟。
反应尾气经色谱分析,得到乙炔的转化率为99.97%,氯乙烯的收率达96.9%;降低氯化氢的用量,现有技术中HCl/ C2H2的摩尔比为1.1-1.5;提高乙炔空速至80 h-1,降低反应温度至108℃。
除非另有说明,本发明中所采用的百分数均为重量百分数,本发明所述的比例,均为质量比例。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,其特征在于:包括气相吸附和液相吸附;所述液相吸附,包括配制吸附液、超声辅助吸附、真空渗透吸附;
所述超声辅助吸附,包括第一阶段超声辅助吸附过程,所述第一阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为130W/L,超声频率为80KHz,温度为85℃,时间为1小时;
所述超声辅助吸附包括第二阶段超声辅助吸附过程;所述第二阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为138W/L,超声频率为93KHz,温度为100℃,时间为1小时;
所述超声辅助吸附包括第三阶段超声辅助吸附过程;所述第三阶段超声辅助吸附过程,超声波功率密度为148W/L,超声频率为95KHz,温度为128℃,时间为1小时;
所述超声辅助吸附,同时通入压缩空气,气流的气压为1.65MPa,空气气流的流速为40kg/L;
所述低汞催化剂,以重量百分比计,其中含氯化汞4.68%、氯铂酸3.6%、氯化钡3.6%、十二烷基三甲基氯化铵0.6%、四丁基溴化铵1.2%、硝酸铈0.6%、水0.18%;
所述气相吸附包括以下步骤:
A、前处理
将经过预处理的活性炭装入吸附床中,将高纯度氯化汞进行加热气化,气相的氯化汞进入到装有活性炭的吸附床中,先用氮气吹扫系统,排出含有氧气、二氧化碳的杂质气体;
B、第一阶段气相吸附
控制压力为0.6MPa,温度为540℃,质量空速为7h-1, 吸附床上端装有冷凝器,冷凝液进行再气化后重新进入吸附床进行吸附,吸附15min后;
C、第二阶段气相吸附
进行降压处理,降压后吸附床内压力为0.4MPa,温度为420℃,质量空速为8h-1,吸附10min;
D、第三阶段气相吸附
再进行升压处理,升压后吸附床内压力为0.7MPa,温度为560℃,质量空速为6h-1,吸附5min,以此为一个循环,该循环完成之后,重复该循环,期间检测活性炭吸附的氯化汞含量,控制氯化汞的含量为3.6%,停止吸附。
2.根据权利要求1所述的一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,其特征在于:所述配制吸附液,用氯化汞、盐酸和脱盐水配制质量分数为2.0%、pH=3.0的氯化汞盐酸溶液,加入适量氯铂酸协同促进剂,氯化汞和氯铂酸协同促进剂的质量比例为1:6,配成吸附液。
3.根据权利要求2所述的一种利用氯铂酸协同促进剂吸附制备低汞催化剂的方法,其特征在于:所述氯铂酸协同促进剂,包括氯铂酸、氯化钡、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基溴化铵、硝酸铈,质量比例为3:3:0.5:1:0.5。
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