活性炭在化学工业上的应用--活性炭浸渍氯化汞做成的催化剂用于聚氯乙烯的合成

发布时间:2016-11-2 18:20:37 浏览次数:768 文章来源:威尼斯虑材网络部 作者:威尼斯虑材小编


活性炭作为催化剂载体的应用

活性炭在化学工业上经常被用作催化剂载体,催化活性组分用浸渍的方法,沉积在活性炭表面上。活性炭在催化过程中不仅仅只起载体作用,因为它的孔隙结构特性,比表面积和化学性质均会对催化剂的活性、选择性和使用寿命产生重大影响,所以作为载体它是不能用任何其他的多孔材料取代的。

1. 活性炭浸渍氯化汞做成的催化剂用于聚氯乙烯的合成

在试验过的所有催化剂中,二氯化汞浸渍活性炭做出的催化剂是*的,在聚氯乙烯生产中已经*广泛的应用。这个催化反应显然是一种两段过程:乙炔与二氯化汞接触首先形成顺式氯汞基氯乙烯(顺式氯汞基氯乙烯在反应条件下是气态的);顺式氯汞基氯乙烯再与盐酸均匀反应,形成氯乙烯而使二氯化汞再生。这个反应机理可以用实验证实,即*初只让乙炔通过加热的汞催化剂而后才加人氯化氢,也会形成氯乙烯。其主要反应如下:

其二次反应:

由于活性炭表面的化学成分不同的影响,产生很多的副反应,如形成乙醛、顺式二氯乙烯、反式二氯乙烯、偏二氯乙烯以及其他一些物质的生成。制造二氯乙烯催化剂的方法很简单,就是将二氯化汞溶液浸在活性炭上,然后在110℃温度下烘干即可。活性炭上二氯化汞含量按活性炭的重量的5%-20%计算。若将浸渍液用诸如磷酸、硫酸和高氯酸等无机酸加以酸化,将对催化剂的活性及其使用寿命产生有利影响。

在二氯乙烯的合成过程中,催化剂的催化能力逐渐减弱。其主要原因是失去了二氯化汞,二氯化汞一部分在气相中参与了氯乙烯的合成而形成顺式氯汞基氯乙烯,被气流带走,使它逐渐穿过催化剂层而迁移。若定期改变反应器内气流方向即可使这种倾向受到部分的抑制。活性物质损失的另一个原因是二氯化汞还原成一价汞乃至元素汞。有时在反应气体中存在硫化氢、磷化氢、砷化氢,也会使催化剂逐渐失去活性。乙烯基乙炔和聚乙炔亦具有不良影响。

催化剂的使用寿命亦受到载体的孔隙结构影响。对内表面积大的活性炭进行浸渍能产生高活性的催化剂,可是,这种催化剂的寿命短。催化剂的性能也受到其他物质的影响,可使用的有钍、铈、钡、钛和铁等盐类。有人预言,含有10%的二氯化汞和20%二氧化钛的催化剂是特别能抗催化剂中毒的。催化剂的寿命和反应温度有关。防止反应器局部过热也很重要。在试验条件合适的情况下,催化剂的使用寿命达到1000-3000h,当转化率下降到95%以下时,便停止使用。

前面我们制备的产品都是用煤做原料,走煤化工这条路。现在走石油化工这条路也是可以办到的。聚氯乙烯生产的趋势是用乙烯代替乙炔,乙烯的价格便宜,又容易从石油化学源获得。向乙烯中加氯,即生产1,2-二氯乙烷,通过裂解脱出氯化氢,1,2-二氯乙烷就转化成氯乙烯:

1,2-二氯乙烷裂解脱出氯化氢用的催化剂中,活性炭就是其中之一;若要增加它的使用寿命,浸渍上氯化钡,可以延长。

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