一种采用低灰分含量的活性炭制备低汞催化剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用低灰分含量的活性炭制备低汞催化剂的方法，属于精细化学技术领域。
【背景技术】
[0002]目前世界上的氯乙烯合成技术有两大类，即乙烯氧氯化法和乙炔氢氯化法，乙炔法合成氯乙烯工业上仍采用以活性炭为载体的氯化汞催化剂，然而我国汞资源比较匮乏，且汞催化剂易升华流失形成污染，现阶段对汞催化剂的性能改进尤为重要。工业上使用的催化剂有高汞催化剂和低汞催化剂，高汞催化剂的氯化汞含量10-12%，低汞催化剂的氯化汞含量4-6.5%。由于高汞催化剂的氯化汞含量高，汞消耗大，现在在逐步被淘汰，低汞触媒的应用规模在逐步扩大。
[0003]现有的低汞催化剂，存在以下不足:
(1)催化剂自身的机械性能差；
(2)用于氯乙烯的合成反应，乙炔的转化率低，氯乙烯的收率低；
(3)用于氯乙烯的合成反应，催化剂的用量多；
(4)用于氯乙烯的合成反应，常温下汞的升华跑失量高；
(5)用于氯乙烯的合成反应，氯化氢的用量多。
【发明内容】
[0004]本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种采用低灰分含量的活性炭制备低汞催化剂的方法，以实现以下发明目的:
(1)本发明制备的低汞催化剂，以重量百分比计，其中含氯化汞4.33%、氯化锌4%、氯化锰3%、二氯四氨钯1%、四丁基氯化铵0.5%、四硝基铂酸钾0.5%，水0.17%，机械强度99.2%，粒度3?6mm (99.4%)，堆积密度495g/l，氯化汞烧失率0.26% ；
(2)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，乙炔的转化率为99.96%，氯乙烯的收率达96.6% ；
(3)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，减少催化剂的用量达20%;
(4)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，常温下汞的升华跑失量低；
(5)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，降低氯化氢的用量。
[0005]为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种采用低灰分含量的活性炭制备低汞催化剂的方法，包括活性炭的制备、液相吸附；所述液相吸附，包括超声辅助吸附、真空渗透吸附。
[0006]以下是对上述技术方案的进一步改进:
所述超声辅助吸附，将活性炭放入到吸附液中，活性炭与吸附液的质量比为1:4，135°C的温度条件下浸泡2.4小时，使用超声波辅助吸附过程，超声波功率密度为140W/L，超声频率为90KHz。
[0007]所述超声辅助吸附，在超声辅助吸附的同时通入压缩空气，气流的气压为1.6MPa。
[0008]所述通入压缩空气，空气气流的流速为38kg/L。
[0009]所述的吸附液，配制方法为:用氯化汞、盐酸和脱盐水配制质量分数为2.0%、pH=3.0的氯化汞盐酸溶液，加入适量协同促进剂，氯化汞和协同促进剂的质量比例为1:5，配成吸附液。
[0010]所述协同促进剂，包括氯化钡、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基溴化铵、氯铂酸、硝酸铈。
[0011]所述氯化钡、十二烷基三甲基氯化铵、四丁基溴化铵、氯铂酸、硝酸铈，质量比例为4:3:1:0.5:0.5。
[0012]采用以上技术方案，本发明的有益效果为:
(1)本发明制备的低汞催化剂，以重量百分比计，其中含氯化汞4.33%、氯化锌4%、氯化锰3%、二氯四氨钯1%、四丁基氯化铵0.5%、四硝基铂酸钾0.5%，水0.17%，机械强度99.2%，粒度3?6mm (99.4%)，堆积密度495g/l，氯化汞烧失率0.26% ；
(2)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，乙炔的转化率为99.96%，氯乙烯的收率达96.6% ；
(3)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，催化剂用量为10g，现有技术中催化剂的用量为12g，催化剂用量减少20% ；
(4)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，常温下汞的升华跑失量低，在常温下I个月无任何失重现象，常温下2个月，催化剂的失重仅为0.012wt% ;
(5)本发明制备的低汞催化剂，用于氯乙烯的合成反应，降低氯化氢的用量，节省成本，本发明HCl/ C2H2的摩尔比为1.01，现有技术中HCl/ C2H2的摩尔比为1.1-1.5。
【具体实施方式】
[0013]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]实施例1一种采用低灰分含量的活性炭制备低汞催化剂的方法步骤I活性炭的制备
(I)原料煤的选择
所述原料煤为无烟煤，水分含量为6%，灰分含量为8.5%，挥发分含量为14.5%，固定碳含量为71%。
[0015](2)原料煤的脱灰
将无烟煤磨碎，过100目筛，将煤粉放于13%的HF溶液中，60°C超声波震荡7小时，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，然后将洗样放入40%的HCl溶液中，75°C超声波震荡6小时，过滤，蒸馈水洗至滤液呈中性；然后让入50ppm的聚丙稀酰胺溶液中，先用5000 r/min的速度搅拌15分钟后，调低至2000r/min的速度搅拌8分钟，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性。
[0016]脱灰后灰分含量为1.8%。
[0017](3)炭化
将经过脱灰的煤粉，在N2流量为20ml/mim的保护下，进行炭化，炭化温度起始温度为3000C，以2°C /min的升温速率，升至400°C，炭化2.5小时，得炭化料。
[0018](4) 一次活化
将炭化后的煤粉用酸浸渍，所述的酸，包括:60%的磷酸、柠檬酸、草酸，质量比例为4:1:2，酸与煤粉中固定碳的的质量比为3:1，浸泡5小时，水洗，干燥。
[0019](5) 二次活化
经过一次活化后的煤粉，置于氯化锌、氯化铋的混合液中，氯化锌:氯化铋:固定碳的质量比为1:1:0.8中浸泡2小时，然后在N2流量为10ml/mim、480°C下，活化2小时。
[0020](6)后处理。
[0021]活化料出炉冷却后冷却至室温，放入质量百分含量为4%的盐酸溶液中浸泡12小时，蒸馏水冲洗至中性，烘干。
[0022]制备的活性炭碘值1350mg/g，亚甲基蓝值123mg/g，四氯化碳吸附值为125%、水份2%、灰份0.8%、机械强度98.9%、堆积密度390g/L、比表面积为1770m2/g，平均孔径为
3.0-3.4nm ;制备的活性炭为微孔型，微孔总孔体积为0.52cm3/g。
[0023]步骤2活性炭的处理
用高纯盐酸和脱盐水配制质量分数为0.1?5%的盐酸溶液500公斤，常温放置，备用；将精选的100公斤活性炭放入到上述盐酸溶液中浸泡20?60分钟，期间使用循环栗使盐