專利名稱：乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑及制備方法，特別是一種用乙烷氧氯化反應(yīng)制取氯乙烯的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)上普遍采用乙烯氧氯化制取氯乙烯的工藝，由于乙烯比乙烷昂貴，導(dǎo)致成本較高。為此，世界各國紛紛開展乙烷氧氯化工藝的研究，用乙烷制取氯乙烯達(dá)到先進(jìn)水平的技術(shù)有USP5763710、USP5663465和USP5728905，其催化劑為銅、鉀、鈰，含量分別為1.3％、3.4％、0.74％，載體為氧化鋁，反應(yīng)原料為乙烷、氯化氫和氧氣，反應(yīng)溫度為450～470℃。1999年在德國威廉姆斯建有一套1000噸/年的裝置，中試試驗進(jìn)行了一年，原料的轉(zhuǎn)化率分別為氯氣100％、氧氣99％、乙烷超過90％，但是它是在副產(chǎn)物多，氯乙烷和乙烯在循環(huán)使用時才取得上述結(jié)果的。他們在以乙烷、氯化氫、氧氣為原料時，氯乙烯單程收率在溫度低于460℃時只有10％左右，在480℃時氯乙烯單程收率可以達(dá)到30％，但副產(chǎn)物多且復(fù)雜，其產(chǎn)物分布中乙烯約15％，一氯乙烷、二氯乙烷、二氯乙烯、四氯乙烯各約10％左右，三氯乙烯、三氯乙烷約2％，因副產(chǎn)物多，其分離回收費用較高。乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的專利報道還有BP公司的GB1492945，催化劑為銅、鉀、銫的氯化物載在氧化鋁上，并加入氯化鈰，該催化劑的原料中必須加入50％的氮氣，因此沒有商業(yè)意義。Monsanto公司的GB2009164，催化劑為氯化銅和磷酸鉀，加入鉑載在氧化鋁上，該催化劑在500℃以上才起作用，而催化劑在500℃以上穩(wěn)定性又較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以降低反應(yīng)溫度并減少副產(chǎn)物，使反應(yīng)后處理過程簡單的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑及其制備方法，其目的是這樣實現(xiàn)的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑包括惰性載體、銅鹽、堿金屬鹽，銅的含量占催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量占催化劑重量的0.1～10％，它還包括鑭系金屬鹽，鑭系金屬含量占催化劑重量的0.01～5％。乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的制備方法為a、將計量的銅鹽和堿金屬鹽用去離子水配成水溶液，水溶液的濃度使最終催化劑中銅的含量為催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量為催化劑重量的0.1～10％；b、向水溶液中浸漬惰性載體，浸漬時間為1～24小時；c、然后將浸漬液放入100～200℃的烘箱中烘1～24小時，所得物即為乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點在于制備方法工藝簡單、容易操作，用本發(fā)明的催化劑與乙烷反應(yīng)可以降低反應(yīng)溫度，使反應(yīng)溫度低于450℃，并且反應(yīng)產(chǎn)物簡單，副產(chǎn)物少，反應(yīng)活性高，使乙烷的轉(zhuǎn)化率超過90％，氯乙烯收率達(dá)到25～30％，乙烯收率達(dá)到50％，并且反應(yīng)后處理過程簡單。
具體實施例方式
一本實施方式中乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑包括惰性載體、銅鹽、堿金屬鹽，銅的含量占催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量占催化劑重量的0.1～10％，惰性載體為氧化鋁、礬土、硅藻土、二氧化硅中的一種，銅鹽是鹵化物、碳酸鹽中的一種，堿金屬鹽是鹵化物、碳酸鹽中的一種，其中堿金屬是鋰、鈉、鉀、銣中的一種。用乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的制備方法為a、將計量的銅鹽和堿金屬鹽用去離子水配成水溶液，水溶液的濃度使最終催化劑中銅的含量為催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量為催化劑重量的0.1～10％；b、向水溶液中浸漬惰性載體，浸漬時間為1～24小時；c、然后將浸漬液放入100～200℃的烘箱中烘1～24小時，所得物即為乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑。將所得催化劑壓片粉碎過篩得顆粒狀催化劑，便于更好的應(yīng)用。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是，乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑中還包括鑭系金屬鹽，鑭系金屬含量占催化劑重量的0.01～5％。用乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的制備方法為a、將計量的銅鹽、堿金屬鹽和鑭系金屬鹽用去離子水配成水溶液，水溶液的濃度使最終催化劑中銅的含量為催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量為催化劑重量的0.1～10％，鑭系金屬的含量為催化劑重量的0.01～5％；b、向水溶液中浸漬惰性載體，浸漬時間為1～24小時；c、然后將浸漬液放入100～200℃的烘箱中烘1～24小時，所得物即為乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑。
具體實施例方式
三稱取CuCl2·2H2O 2.66g，KCl 1.46g，用50mL H2O溶解，加入硅藻土15.60g，浸漬12小時，然后在120℃的烘箱中烘24小時，即得本發(fā)明的催化劑1。
具體實施例方式
四稱取CuCl2·2H2O 2.66g，KCl 1.46g，LaCl3·xH2O0.28g，用50mL H2O溶解，加入二氧化硅15.60g，浸漬12小時，在120℃的烘箱中烘24小時，即得本發(fā)明的催化劑2。
具體實施例方式
五稱取CuCl2·2H2O 2.0g，KCl 1.75g，LaCl3·xH2O0.21g，用75mL H2O溶解，加入三氧化鋁11.04g，浸漬12小時，在120℃的烘箱中烘24小時，即得本發(fā)明的催化劑3。
具體實施例方式
六稱取CuCl2·2H2O 2.0g，KCl 1.75g，用75mL H2O溶解，加入鋁礬土11.04g，浸漬12小時，在120℃的烘箱中烘24小時，即得本發(fā)明的催化劑4。
利用固定床微反應(yīng)器對本發(fā)明催化劑進(jìn)行性能評價，反應(yīng)條件催化劑用量1～3克，石英反應(yīng)管直徑8毫米，長300毫米，室溫通入乙烷氣、氯化氫、空氣的混合氣，原料重量比為乙烷∶氯化氫∶空氣＝1∶3∶5，總空速為500～2000h-1，溫度為430～470℃下，乙烷轉(zhuǎn)化率為62～95％，乙烯與氯乙烯總收率為80～90％(其中乙烯/氯乙烯為1.5～4.5)。反應(yīng)結(jié)果列于表1。
表1各催化劑的性能

權(quán)利要求
1.一種乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑，它包括惰性載體、銅鹽、堿金屬鹽，其特征在于銅的含量占催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量占催化劑重量的0.1～10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑，其特征在于它還包括鑭系金屬鹽，鑭系金屬含量占催化劑重量的0.01～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑，其特征在于惰性載體為氧化鋁、礬土、硅藻土、二氧化硅中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑，其特征在于銅鹽是鹵化物、碳酸鹽中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑，其特征在于堿金屬鹽是鹵化物、碳酸鹽中的一種，其中堿金屬是鋰、鈉、鉀、銣中的一種。
6.一種乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的制備方法，其特征在于a、將計量的銅鹽和堿金屬鹽用去離子水配成水溶液，水溶液的濃度使最終催化劑中銅的含量為催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量為催化劑重量的0.1～10％；b、向水溶液中浸漬惰性載體，浸漬時間為1～24小時；c、然后將浸漬液放入100～200℃的烘箱中烘1～24小時，所得物即為乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑的制備方法，其特征在于所述水溶液中還含有鑭系金屬鹽，水溶液的濃度使最終催化劑中鑭系金屬的含量為催化劑重量的0.01～5％。
全文摘要
乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑及其制備方法，它涉及一種催化劑及其制備方法。現(xiàn)有催化劑用于乙烷制取氯乙烯時具有反應(yīng)溫度高等缺點。本發(fā)明的催化劑包括惰性載體、銅鹽、堿金屬鹽，銅的含量占催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量占催化劑重量的0.1～10％。其制備方法為a.將銅鹽和堿金屬鹽配成水溶液，水溶液的濃度使銅的含量為催化劑重量的0.1～10％，堿金屬的含量為催化劑重量的0.1～10％；b.向水溶液中浸漬惰性載體，浸漬時間為1～24小時；c.然后將浸漬液放入100～200℃的烘箱中烘1～24小時，所得物即為乙烷氧氯化制氯乙烯的催化劑。本發(fā)明的催化劑原料易得，制備方法簡單，反應(yīng)溫度低、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少、反應(yīng)活性高。
文檔編號B01J27/20GK1415412SQ0214482
公開日2003年5月7日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者程鐵欣, 張春雷, 甄開吉, 崔元俊, 畢穎麗, 寧春利 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司