【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化，具体涉及一种用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系及其应用。
技术介绍
1、聚氯乙烯是五大通用塑料之一，是我国产能最大的高分子材料，其具有电绝缘性、阻燃性和耐腐蚀性，被广泛应用于各行各业。在中国，聚氯乙烯主要通过乙炔法合成氯乙烯，该工艺目前正面临汞污染难题。因此，开发出环保型的非汞催化剂迫在眉睫。
2、目前，国内外关于乙炔氢氯化的无汞催化剂的研究主要集中于碳材料负载型催化剂，其主要应用于气固相固定床反应器中，但在该催化反应过程中催化剂易粉碎，活性组分易流失，尤其固定床反应器中气固相反应产生的热量容易集聚从而引起催化剂床层的飞温，进而促使催化剂的烧结和积碳等导致催化剂发生失活；相比于传统的气固相反应，气液相反应具有催化活性位点分散度高、传热传质效率高等优点，成为一种新型的催化反应体系，有望解决现有工艺所存在的汞污染难题。
3、中国专利技术专利cn101716528a公开了以咪唑类离子液体为溶剂，加入不同的金属盐和助催化剂来催化乙炔氢氯化反应，乙炔最高转化率可达70％；专利cn101879464a将金属盐溶解于吡啶类离子液体构成催化体系，乙炔转化率可以达到75％；但这两类离子液体催化体系均存在催化活性低的问题，难以进行工业化的应用。专利cn104109076a介绍了一种以长链季膦离子液体为反应介质，通过乙炔液相催化反应来制备氯乙烯的方法，但该催化反应体系中乙炔空速较低，氯乙烯的生产能力过低，同时长链季膦离子液体合成方法过于复杂，反应体系的粘度较大，极大地阻碍催化体系的工业化推广应用。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系及其应用。
2、本专利技术提供一种用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，催化剂体系是由离子液体、金属盐和有机溶剂组成，有机溶剂的沸点为200～300℃，离子液体为季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体；
3、催化剂体系是按照以下步骤制备得到：
4、将离子液体与有机溶剂在80～140℃下搅拌混合，得到溶液a；
5、向所述溶液a中加入金属盐，在100～160℃下搅拌使金属盐溶解，即得所述催化剂体系。
6、作为本专利技术的一个优选实施例，以质量分数计，所述季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体占有机溶剂质量的5～30％。
7、作为本专利技术的一个优选实施例，以溶液a与所述金属盐组成的混合体系计，所述金属盐的浓度为0.0005～0.5mol/l。
8、作为本专利技术的一个优选实施例，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体是由阳离子及阴离子组成，所述阳离子为含有取代基的季铵盐类阳离子或含有取代基的季膦盐类阳离子，所述取代基为甲基、乙基、丁基、辛基和己基中的一种或几种；所述阴离子选自氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根离子、双(三氟甲磺酰)亚胺根离子和醋酸根离子中的一种或几种。
9、进一步优选地，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体选自甲基三丁基氯化膦、甲基三丁基碘化膦、乙基三丁基氯化膦、乙基三丁基四氟硼酸膦、四丁基氯化膦、己基三丁基氯化膦、己基三丁基双(三氟甲磺酰)亚胺膦、辛基三丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四丁基氯化铵和四丁基溴化铵中的一种。
10、作为本专利技术的一个优选实施例，所述有机溶剂选自二丙砜、二正丁砜、环丁砜、甲烷磺酰胺、二苯基亚砜、丁二酸、戊二酸、ɑ-吡咯烷酮和n-甲基吡咯烷酮中的一种。
11、作为本专利技术的一个优选实施例，所述金属盐为氯金酸、三氯化钌、乙酰丙酮钌、氯铂酸、氯铂酸钾、氯化锡、氯化铜、氯化亚铜、硝酸铜和乙酰丙酮铜中的一种。
12、作为本专利技术的一个优选实施例，在80～140℃搅拌的时间为0.5～2h，在100～160℃下搅拌的时间为1～6h。
13、本专利技术第二方面，提供一种所述的催化剂体系在催化乙炔氢氯化反应中的应用。
14、本专利技术第三方面，提供一种利用所述催化剂体系进行乙炔氢氯化反应的方法，包括以下步骤：
15、将乙炔和氯化氢的混合气体通入所述催化剂体系中发生气液相催化反应。
16、本专利技术研究发现，随着温度的升高，反应的转化率会增加，但是在200℃时会到达最高点。作为优选，反应温度设置为120～200℃。氯化氢与乙炔比例对反应影响较大，乙炔占比过大会使反应不完全，转化率降低。作为优选，乙炔和氯化氢的体积流量比为1:1.0～1.3，乙炔体积空速为10～100h-1。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
18、1、与通常的气液相反应催化剂的制备方法相比，本专利技术提供的催化剂体系的制备方法简单，加入高沸点溶剂后，不仅降低了离子液体使用量，且在降低催化剂使用成本的同时，降低了反应体系的粘度，增大了氯化氢的溶解度，进而提高了乙炔的转化率和氯乙烯的选择性。
19、2、与传统气固相反应相比，利用本专利技术提供的催化剂在乙炔氢氯化反应过程中温度保持稳定，不会产生飞温现象，同时也避免了固体催化剂在催化反应过程中发生烧结、粉碎以及积碳等而失活的缺点。
20、3、本专利技术提出的反应体系中，乙炔氢氯化反应中乙炔转化率最高可达95％以上，氯乙烯选择性大于99％，500h稳定性测试表明乙炔转化率略有下降，该催化体系表现出优异的催化稳定性。
21、4、本专利技术通过向高粘度的离子液体体系中添加高沸点有机助溶剂，既减少了离子液体使用量，同时也降低了离子液体体系的粘度，从而构建出稳定、高效、低粘度的液相催化体系来高效催化乙炔氢氯化反应。
22、5、本专利技术提供的催化剂体系不挥发、无色、无嗅，具有较好的化学稳定性，在反应过程中无损失，安全环保。
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1.一种用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，催化剂体系是由离子液体、金属盐和有机溶剂组成，有机溶剂的沸点为200～300℃，离子液体为季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体；
2.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，所述离子液体的质量占有机溶剂质量的5～30％。
3.根据权利要求2所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，以溶液A与所述金属盐组成的混合体系计，所述金属盐的加入浓度为0.0005～0.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体是由阳离子及阴离子组成；
5.根据权利要求4所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体选自甲基三丁基氯化膦、甲基三丁基碘化膦、乙基三丁基氯化膦、乙基三丁基四氟硼酸膦、四丁基氯化膦、己基三丁基氯化膦、己基三丁基双(三氟甲磺酰)亚胺膦、辛基三丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基醋酸膦、四丁基氯化铵和四丁基溴化铵中的一种。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，所述金属盐为氯金酸、三氯化钌、乙酰丙酮钌、氯铂酸、氯铂酸钾、氯化锡、氯化铜、氯化亚铜、硝酸铜和乙酰丙酮铜中的一种。
8.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，在80～140℃搅拌的时间为0.5～2h，在100～160℃下搅拌的时间为1～6h。
9.一种权利要求1～8任一项所述的催化剂体系在催化乙炔氢氯化反应中的应用。
10.一种利用权利要求1～8任一项所述催化剂体系进行乙炔氢氯化反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，催化剂体系是由离子液体、金属盐和有机溶剂组成，有机溶剂的沸点为200～300℃，离子液体为季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体；
2.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，所述离子液体的质量占有机溶剂质量的5～30％。
3.根据权利要求2所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，以溶液a与所述金属盐组成的混合体系计，所述金属盐的加入浓度为0.0005～0.5mol/l。
4.根据权利要求1所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体是由阳离子及阴离子组成；
5.根据权利要求4所述的用于乙炔氢氯化反应的催化剂体系，其特征在于，季膦盐类离子液体或季铵盐类离子液体选自甲基三丁基氯化膦、甲基三丁基碘化膦、乙基三丁基氯化膦、乙基三丁基四氟硼酸膦、四丁基氯化膦、己基三丁基氯化膦、己基三丁基双(三氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：董延召，朱泽鸿，张金利，张海洋，徐永胜，王雪莹，李林峰，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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