CN114289048A

CN114289048A - 一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN114289048A
Application number: CN202111508229.2A
Authority: CN
Inventors: 李毅; 牛友德; 任备战; 张敏; 黄贤娇
Original assignee: Anhui Hwasu Corp
Current assignee: Anhui Hwasu Corp
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明提供一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，所述制备方法以尿素粉末、三聚氰胺、聚氯乙烯粉末和蔗糖为原材料，制备方法简单，原料来源丰富，成本低，可替代汞基及金基催化剂，有望实现高效且低成本的规模化生产，大幅降低催化剂成本；成品稳定性优异，催化性能良好，转化率、选择性高，使用寿命长。

Description

一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法。

背景技术

中国“多煤少油缺气”的能源结构影响，我国聚氯乙烯（PVC）行业中有接近80%的产量占比为电石法PVC。此生产工艺中使用的触媒，以活性炭为载体，浸渍吸附10-12%左右的氯化汞制备而成。我国电石法PVC行业汞使用量占全国汞使用总量的一半以上。

电石法PVC生产中使用氯化汞作为触媒，是我国汞消耗量最大的行业。履行国际公约的压力下，我国PVC生产结构应做出相应调整。目前国内多数电石法PVC生产企业均表示已经采用低汞触媒生产工艺，但实际执行中，受成本以及技术等方面限制，低汞或无汞触媒尚未完全推行开来。一方面是国际公约禁汞令，一方面是企业面临的实实在在的困难，中国PVC行业低汞化、无汞化进程，仍然还有很长的路要走。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将一定重量份的蔗糖放入烤箱，调节至220°烘烤15-20分钟，直至蔗糖呈黑色晶体状，冷却至室温后，将黑色晶体状的蔗糖溶于100 mL蒸馏水中，过滤，旋转蒸发后得到物料A；

（2）在室温下将尿素粉末、三聚氰胺、聚氯乙烯粉末按一定比例充分搅拌，并和步骤（1）中的物料A一起放入研钵中手动研磨5-15分钟后，得到混合物；

（3）将步骤（2）中所得的混合物在保护性气体的氛围下高温煅烧，得到粗聚氯乙烯无汞催化剂。

作为本发明的一种改进，按重量份计，步骤（1）和（2）中的各组分的比例范围如下：

尿素粉末2-5份，

三聚氰胺3-5份，

聚氯乙烯粉末2份，

蔗糖1-2份。

作为本发明的一种改进，所述保护性气体为氮气、氩气或氦气或其混合物，保护性气体气流量为50 mL min^-1。

作为本发明的一种改进，煅烧温度为750-900℃，时间为1-3小时，保温3-5小时；从室温升温至煅烧的温度的升温速率为5-10℃/min。

作为本发明的一种改进，将所得粗聚氯乙烯无汞催化剂依次经过盐酸溶液洗涤、去离子水洗涤和干燥。

作为本发明的一种改进，所述盐酸的浓度为1-1.5 M。

作为本发明的一种改进，将经过去离子水洗涤的粗聚氯乙烯无汞催化剂放入恒温烘箱中空气干燥20分钟，得到最终的聚氯乙烯无汞催化剂。

作为本发明的一种改进，所述最终的聚氯乙烯无汞催化剂的乙炔单程转化率≥90%，选择性≥99%，使用寿命≥1000小时。

本发明的有益效果为：

1、原料来源丰富，成本低，工艺简单，可替代汞基及金基催化剂，有望实现高效且低成本的规模化生产，大幅降低催化剂成本；

2、成品稳定性优异，催化性能良好，转化率、选择性高，使用寿命长。

3、引领PVC无汞催化技术发展，促进行业技术升级。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种以氮掺杂碳为代表的非金属催化剂及其制备方法，该催化剂为非金属碳基催化剂，通过将原料依次进行固相反应和高温煅烧，获得具有丰富孔结构的氮掺杂多孔碳催化剂材料。该催化材料不使用任何贵金属，甚至能够做到无金属，且原料来源丰富，解决了PVC无汞催化剂规模化生产后可能面临的生产成本及质量稳定性问题。特别地，该非金属催化材料能达到与目前商业汞基及金基催化剂同等水平的催化性能，及更优异的稳定性、选择性和使用寿命。

实施例1

按以下步骤进行制备：

（1）按重量份计，将2份蔗糖放入烤箱，调节至220°烘烤15分钟，直至蔗糖呈黑色晶体状，冷却至室温后，将黑色晶体状的蔗糖溶于100 mL蒸馏水中，过滤，旋转蒸发后得到物料A；

（2）在室温下将5份尿素粉末、5份三聚氰胺、2份聚氯乙烯粉末充分搅拌，并和2份物料A一起放入研钵中手动研磨15分钟后，得到混合物；

（3）将步骤（2）中所得的混合物在氩气氛围下在900℃下煅烧3小时，保温5小时，得到粗聚氯乙烯无汞催化剂；

（4）将步骤（3）中所得的粗聚氯乙烯无汞催化剂依次经过盐酸溶液洗涤、去离子水洗涤，放入恒温烘箱中空气干燥20分钟，得到产物1。

实施例2

按以下步骤进行制备：

（1）按重量份计，将1份蔗糖放入烤箱，调节至220°烘烤20分钟，直至蔗糖呈黑色晶体状，冷却至室温后，将黑色晶体状的蔗糖溶于100 mL蒸馏水中，过滤，旋转蒸发后得到物料A；

（2）在室温下将2份尿素粉末、3份三聚氰胺、2份聚氯乙烯粉末充分搅拌，并和1份物料A一起放入研钵中手动研磨5分钟后，得到混合物；

（3）将步骤（2）中所得的混合物在氩气氛围下在800℃下煅烧1小时，保温3小时，得到粗聚氯乙烯无汞催化剂；

（4）将步骤（3）中所得的粗聚氯乙烯无汞催化剂依次经过盐酸溶液洗涤、去离子水洗涤，放入恒温烘箱中空气干燥20分钟，得到产物2。

实施例3

按以下步骤进行制备：

（1）按重量份计，将1份蔗糖放入烤箱，调节至220°烘烤18分钟，直至蔗糖呈黑色晶体状，冷却至室温后，将黑色晶体状的蔗糖溶于100 mL蒸馏水中，过滤，旋转蒸发后得到物料A；

（2）在室温下将4份尿素粉末、4份三聚氰胺、2份聚氯乙烯粉末充分搅拌，并和1份物料A一起放入研钵中手动研磨10分钟后，得到混合物；

（3）将步骤（2）中所得的混合物在氩气氛围下在750℃下煅烧2小时，保温4小时，得到粗聚氯乙烯无汞催化剂；

（4）将步骤（3）中所得的粗聚氯乙烯无汞催化剂依次经过盐酸溶液洗涤、去离子水洗涤，放入恒温烘箱中空气干燥20分钟，得到产物3。

取相同重量的产物1、产物2、产物3，将三者投入条件相同的乙炔氢氯化反应中，利用TLC跟踪观察反应结束时间，称重反应产物，根据以下公式计算实施例1-3所得的产物1-3的转化率和选择性：

转化率（X_A）：

选择性（S）：

通过实验，进行反应观察产物1-3的使用寿命。结果如下表1所示。

表1.实验结果

从上表1可看出，实施例1所制成的聚氯乙烯无汞催化剂为最优催化剂。因此，5份尿素粉末、5份三聚氰胺、2份聚氯乙烯粉末和2份蔗糖为最佳配方。本发明所采用的工艺简单，原料来源广，有望实现高效且低成本的规模化生产。

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：按重量份计，步骤（1）和（2）中的各组分的比例范围如下：

尿素粉末2-5份，

三聚氰胺3-5份，

聚氯乙烯粉末2份，

蔗糖1-2份。

3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：所述保护性气体为氮气、氩气或氦气或其混合物，保护性气体气流量为50 mL min^-1。

4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：煅烧温度为750-900℃，时间为1-3小时，保温3-5小时；从室温升温至煅烧的温度的升温速率为5-10℃/min。

5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：将所得粗聚氯乙烯无汞催化剂依次经过盐酸溶液洗涤、去离子水洗涤和干燥。

6.根据权利要求5所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：所述盐酸的浓度为1-1.5 M。

7.根据权利要求5所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：将经过去离子水洗涤的粗聚氯乙烯无汞催化剂放入恒温烘箱中空气干燥20分钟，得到最终的聚氯乙烯无汞催化剂。

8.根据权利要求7所述的聚氯乙烯无汞催化剂的制备方法，其特征在于：所述最终的聚氯乙烯无汞催化剂的乙炔单程转化率≥90%，选择性≥99%，使用寿命≥1000小时。