采用超聲分散法制備乙炔氫氯化的新型納米催化劑的方法及新型納米催化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工催化領(lǐng)域。特別涉及一種采用超聲分散法制備乙炔氫氯化的新型納米催化劑的方法化劑的方法，及采用該方法制得的納米催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國際社會為限制汞排放與使用做出了積極努力，2013年I月19日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署通過了旨在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放的國際公約《水俁公約》，就具體限排范圍作出詳細(xì)規(guī)定，以減少汞對環(huán)境和人類健康造成的損害。而我國是聚氯乙烯生產(chǎn)大國，其中電石法生產(chǎn)聚氯乙烯用汞量占全國用汞量的60%。我國環(huán)境保護部、工業(yè)和信息化部等8部門聯(lián)合發(fā)布文，提出到2015年底，電石法生產(chǎn)聚氯乙烯全部使用低汞催化劑。
[0003]申請人研宄發(fā)現(xiàn)，單獨的碳分子篩和單獨的氯化汞分子對乙炔的氫氯化均無催化活性，在傳統(tǒng)的乙炔氫氯化催化劑生產(chǎn)過程中，是以單質(zhì)汞和氯氣反應(yīng)得到晶體狀氯化汞，而晶體狀氯化汞粒徑較大，直接吸附于碳分子篩上，催化活性點位較少，部分氯化汞分子未發(fā)揮催化作用，且氯化汞溶液浸漬碳分子篩工藝過程中，在氯化汞溶液中，氯化汞分子間由于范德華力結(jié)合成分子團，以分子團的形式吸附在碳分子篩上，處于分子團表層的氯化汞分子未與碳分子篩吸附，且存在吸附不均勻、分子團堆積的缺點，在實際參加反應(yīng)過程中，造成表層氯化汞分子大量升華流失，誘導(dǎo)期時間較長，有效催化活性點位較少，乙炔與氯化氫的混合氣體與低汞觸媒接觸時有效碰撞次數(shù)較少，導(dǎo)致低汞觸媒催化效果較差且使用時間短。
[0004]目前電石法聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)被要求全部使用低汞觸媒，為貫徹執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)保法規(guī)，履行《國際水俁公約》的義務(wù)，實現(xiàn)我國“減汞、控汞”的目標(biāo)，本公司研制出一種超聲分散法制備乙炔氫氯化的新型催化劑，經(jīng)申請人檢索，未發(fā)現(xiàn)采用超聲分散和微波烘干的方式制備乙炔氫氯化的催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種采用超聲分散法制備乙炔氫氯化的新型納米催化劑的方法，本發(fā)明的目的之二是提供一種新型納米催化劑。
[0006]本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]該種采用超聲分散法制備乙炔氫氯化的新型納米催化劑的方法化劑的方法，包括以下步驟:
[0008]步驟I)制備納米氯化未粉體和納米氯化稀土粉體；
[0009]步驟2)分別將稱量好的納米氯化汞和氯化稀土粉體，在溫度為75°C?90°C和超聲頻率為20KHz?10KHz條件下，溶解于稀鹽酸溶液中，得到分子水平的納米粉體氯化物溶液；
[0010]步驟3)將氯化物溶液采用碳分子篩作為載體進行預(yù)處理，利用稀鹽酸預(yù)處理活化；
[0011]步驟4)用分子水平的氯化物溶液在超聲浸泡槽內(nèi)，采用超聲浸漬的方法，在溫度為75°C?90°C和超聲頻率為20KHz?10KHz條件下分三次或三次以上超聲浸泡活化后的碳分子篩；
[0012]步驟5)將超聲浸泡后的催化劑進行微波干燥，以重量百分比計，得到氯化汞含量在6.5%以下的新型催化劑。
[0013]進一步，所述步驟I)中，納米氯化未粉體和納米氯化稀土粉體通過以下方法得到:將晶體狀氯化汞和氯化稀土，通過砂磨的方法制備而成，得到的納米粉體直徑在50?300nm之間。
[0014]進一步，所述步驟2)中，在溫度為80°C和超聲頻率為50KHz條件下溶解。
[0015]進一步，所述步驟2)中，納米氯化汞和氯化稀土粉體是在乳化機、分散機、剪切機、均質(zhì)機或高速混合機內(nèi)進行溶解的。
[0016]進一步，以重量百分比計，負(fù)載的主催化活性成分為含量小于6.5%的納米氯化汞粉體，助催化成分為含量小于5%納米氯化稀土粉體。
[0017]進一步，在步驟4)中，多次分步浸泡采用的方式采用溫度為75°C?90°C，超聲頻率不斷提高的方式進行的。
[0018]進一步，在步驟5)中，烘干方式采用頻率為300MHz到300GHz微波烘干。
[0019]本發(fā)明的目的之二是通過以下方式實現(xiàn)的，該種新型納米催化劑采用如前所述的方法制成。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明在石英爐中以單質(zhì)汞和氯氣為原料，制備晶體狀氯化汞，采用砂磨機用濕磨的方法分別制備納米氯化汞粉體和納米氯化稀土粉體；以碳分子篩為載體，在超聲和80 °C條件下，分別將納米氯化汞和氯化稀土粉體溶于稀鹽酸溶液中配制成混合溶液，利用超聲在水中的“空化”作用，將水中的氯化汞分子團進行分散和解團聚后，氯化汞以單獨的氯化汞分子形式存在，通過在75°C下超聲浸漬，克服氯化汞分子之間再次相互團聚和在碳分子篩的表層吸附，存在吸附均勻、催化活性點位在碳分子篩內(nèi)外分布廣的優(yōu)勢，另外通過微波烘干，催化劑內(nèi)外水分子和氯化汞分子是極性分子，在快速變化的高頻電磁場作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場的變化而變化，造成氯化汞分子和水分子的運動和相互磨擦效應(yīng)，此時微波場的場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使催化劑溫度升高，產(chǎn)生熱化過程而達到微波加熱干燥的目的，防止了氯化汞分子在碳分子篩上的再次團聚。通過本發(fā)明的方法制得的催化劑具有比表面積大、催化活性中心點位多，吸附乙炔和氯化氫的能力強、誘導(dǎo)期短、催化效果好的優(yōu)點。
[0022]本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研宄對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。
【具體實施方式】
[0023]以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024]實施例1:
[0025]采用砂磨的方法分別將晶體狀氯化汞和氯化稀土濕磨5小時，得到200?300nm的納米氯化汞粉體和氯化稀土粉體，按重量百分含量計算，分別將3%納米氯化汞粉體和5%氯化稀土粉體在20KHz超聲和75°C條件作用下，在乳化機內(nèi)溶于稀鹽酸溶液中得分子水平氯化物混合溶液，再在75°C下和20KHz超聲下，分三次浸漬經(jīng)過稀鹽酸預(yù)處理活化后的碳分子篩上，然后通過3000MHz微波烘干至水份小于0.3%，得乙炔氫氯化新型催化劑，該新型催化劑用于乙炔氫氯化的催化轉(zhuǎn)化工段中，誘導(dǎo)期使用時間短，用氣相色譜儀分析催化結(jié)果，后臺轉(zhuǎn)化器乙炔轉(zhuǎn)化率大于18%，前臺轉(zhuǎn)化器乙炔轉(zhuǎn)化率大于80%，使用總時間大于8000小