本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

背景技術(shù)：

聚氯乙烯（pvc）材料具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蝕，絕緣等良好特點，正因為如此使其用途極為廣泛，其中作為給排水管道材料使用是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前制備合成聚氯乙烯（pvc）的原材料氯乙烯的主要工藝路徑有兩種，其中以乙炔和氫氣為原料在催化劑和熱能作用下（150-200℃）的乙炔氫化路線為主，在此工藝中需要消耗大量的熱能來完成反應(yīng)，近期有中科院作者發(fā)現(xiàn)在費-托合成（也叫煤炭間接液化技術(shù)，主要為采用一氧化碳和氫氣為原料制備烴類合成氣）工藝中，在可見光的作用下可使反應(yīng)在較低溫度的條件下就可以得到更高的轉(zhuǎn)化率。

氯乙烯是單位體，常溫下是氣體，聚氯乙烯是單體的聚合物，而現(xiàn)有制造氯乙烯的工藝繁瑣，不僅轉(zhuǎn)化率較低，而且，目前常規(guī)的采用乙炔氫氯化反應(yīng)制備氯乙烯時外場作用只是熱能，影響反應(yīng)效果。為此，我們提出一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種采用光催化制備氯乙烯的方法。

本發(fā)明提出了一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：

步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/l的且含催化活性元素的無機(jī)鹽，該無機(jī)鹽為金屬氯化物溶液，稱取67g無水金屬氯化物，將其完全溶解在400ml水中，靜置備用；

步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm³的炭基材料200g，將其逐漸加入到步驟a中配置好的金屬氯化物溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時間為10小時，浸漬溫度為50℃，浸漬結(jié)束后在90℃的條件下烘干炭基表面的水分，制得含活性催化成分的催化劑材料，并真空保存?zhèn)溆茫?/p>

步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中，石英管置于配置有光源發(fā)生器的固定床反應(yīng)器中；

步驟d、在石英管內(nèi)通入乙炔和氯化氫進(jìn)行乙炔的氫氯化反應(yīng)，其中乙炔和氯化氫的空速分別為110h^-1和119h^-1，在固定床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有加熱器對石英管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱器的加熱功率為10kw，以保證乙炔和氯化氫的混合氣體的溫度達(dá)到反應(yīng)所需要的90℃，控制電壓使紫外光源的光強(qiáng)度達(dá)到10000μw/cm²，即可制得氯乙烯。

優(yōu)選的，紫外光源發(fā)生器為光源紫外線燈，在石英管外圍沿圓周每120度安置一個紫外光源發(fā)生器，且光源輻照強(qiáng)度通過調(diào)節(jié)電壓可來實現(xiàn)控制。

優(yōu)選的，所述炭基材料為活性炭，其比表面積＞400m²/g，堆積密度＞0.4g/cm³，機(jī)械強(qiáng)度＞98％；炭基加入金屬氯化物溶液中時，需要不停的攪拌，直至無明顯殘液為止。

優(yōu)選的，金屬氯化物為氯化汞、氯化金、氯化銅、氯化鈷、氯化鉑和氯化銠中的一種，其濃度范圍為0.5-2mol/l。

優(yōu)選的，乙炔和氯化氫的體積比例為1:1.05-1.1。

優(yōu)選的，在固定床反應(yīng)器出口取樣采用氣相色譜檢測氣體中氯化氫的含量，計算反應(yīng)體系中乙炔的轉(zhuǎn)化率。

本發(fā)明中，首先制得催化劑；將催化劑裝入固定床反應(yīng)中（如圖2所示），預(yù)熱后將分別精確計量的乙炔和氫氣通入其中。本發(fā)明制造氯乙烯的方法簡單，轉(zhuǎn)化率高。

附圖說明

圖1為氫氯化反應(yīng)制備氯乙烯工藝流程圖；

圖2為配置光源發(fā)生器的固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1-2所示，本發(fā)明一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：

步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/l的且含催化活性元素的無機(jī)鹽，該無機(jī)鹽為金屬氯化物溶液，稱取67g無水金屬氯化物，將其完全溶解在400ml水中，靜置備用；

步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm³的炭基材料200g，將其逐漸加入到步驟a中配置好的金屬氯化物溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時間為10小時，浸漬溫度為50℃，浸漬結(jié)束后在90℃的條件下烘干炭基表面的水分，制得含活性催化成分的催化劑材料，并真空保存?zhèn)溆茫?/p>

步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中，石英管置于配置有光源發(fā)生器的固定床反應(yīng)器中；

步驟d、在石英管內(nèi)通入乙炔和氯化氫進(jìn)行乙炔的氫氯化反應(yīng)，其中乙炔和氯化氫的空速分別為110h^-1和119h^-1，在固定床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有加熱器對石英管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱器的加熱功率為10kw，以保證乙炔和氯化氫的混合氣體的溫度達(dá)到反應(yīng)所需要的90℃，控制電壓使紫外光源的光強(qiáng)度達(dá)到10000μw/cm²，即可制得氯乙烯。

在步驟d中，在固定床反應(yīng)器出口取樣采用氣相色譜檢測氣體中氯化氫的含量，計算反應(yīng)體系中乙炔的轉(zhuǎn)化率為80%。

本發(fā)明中，上述步驟中的紫外光源發(fā)生器為光源紫外線燈，在石英管外圍沿圓周每120度安置一個紫外光源發(fā)生器，且光源輻照強(qiáng)度通過調(diào)節(jié)電壓可來實現(xiàn)控制；本發(fā)明的機(jī)理是在光的作用下，反應(yīng)物之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移完成分子重構(gòu)得到產(chǎn)物，而乙炔氫氯化反應(yīng)其基本原理也是由于在外場作用下發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移；

炭基材料為活性炭，其比表面積＞400m²/g，堆積密度＞0.4g/cm³，機(jī)械強(qiáng)度＞98％，炭基加入金屬氯化物溶液中時，需要不停的攪拌，直至無明顯殘液為止；金屬氯化物為氯化汞、氯化金、氯化銅、氯化鈷、氯化鉑和氯化銠中的一種，其濃度范圍為0.5-2mol/l；乙炔和氯化氫的體積比例為1:1.05-1.1。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種采用光催化制備氯乙烯的方法，包括如下步驟：步驟a、配置400ml濃度為0.8mol/L的且含催化活性元素的無機(jī)鹽；步驟b、稱取堆積密度為0.5g/cm3的炭基材料200g；步驟c、將步驟b制備好的催化劑裝入壁厚3mm，直徑為50mm，長度為200mm長的透明石英管中；步驟d、在石英管內(nèi)通入乙炔和氯化氫進(jìn)行乙炔的氫氯化反應(yīng)。本發(fā)明中，首先制得催化劑；將催化劑裝入固定床反應(yīng)中，預(yù)熱后將分別精確計量的乙炔和氫氣通入其中。本發(fā)明制造氯乙烯的方法簡單，轉(zhuǎn)化率高。

技術(shù)研發(fā)人員：任富忠;余江紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：銅仁學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.07
技術(shù)公布日：2017.07.04