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CN102247884B - 一种用于1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂及其制造方法 - Google Patents

一种用于1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂及其制造方法 Download PDF

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王滨
郭庆昌
潘靖
刘伟
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Tianjin Bohua Chemical Development Co ltd
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DAJIE CHEMICAL Co Ltd TIANJIN
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Abstract

本发明提供一种1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂及其制造方法,为10.0~80.0wt%的沸石和20.0~90.0wt%的无机氧化物基质组成。沸石是含有稀土元素的MFI结构的ZSM-5分子筛,其中稀土元素含量以RE2O3计为1~15wt%,RE代表稀土元素。无机氧化物基质可以是纯氧化物或几种的复合物。其制备方法是通过喷雾干燥成型法制备所述催化剂,与现有的热裂解技术相比,可大幅度降低能耗,降低生产成本,适用于流化床反应装置中。

Description

一种用于1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域,尤其涉及用于1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂。
背景技术
氯乙烯(简称VCM)是一种非常重要的化工原材料,主要用于合成聚氯乙烯树脂(PVC)和偏二氯乙烯、冷冻剂等等。全世界99%的氯乙烯单体都用于生产聚氯乙烯。目前氯乙烯的生产工艺主要有电石乙炔法,平衡氧氯化法以及乙烯直接氯化/氯化氢氧化和乙烷直接氧氯化等新工艺。而采用平衡氧氯化法生产VCM的产量约占VCM总产量的90%以上,是采用最多的VCM生产方法。
平衡氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化、乙烯氧氯化和1,2-二氯乙烷(简称EDC)裂解3个部分,其装置主要由直接氯化单元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC精制单元和VCM精制单元等工艺单元组成。EDC裂解工艺目前采用热裂解方法,在裂解温度为450~550℃时反应,1,2-二氯乙烷转化为氯乙烯和氯化氢及其它副产物。该反应在生产过程中需使用大量的天然气,而且反应过程中大量结焦,需定期停车清焦,对生产的正常运行造成很大影响。
美国专利USP 5008225公开了一种催化裂解1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂。是通过将稀土元素负载在HFZ-20,HFZ-30,HFZ-55分子筛上催化裂解1,2-二氯乙烷制得氯乙烯。1,2-二氯乙烷转化率为35.8%时,VCM的选择性最大为90.1%,不是很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合工业化生产的可以将1,2-二氯乙烷催化转化为氯乙烯的催化剂。
为实现上述目的,本发明提供的催化剂是由活性组分沸石和无机氧化物基质组成,再经喷雾干燥制备的可用于流化床反应装置的复合催化剂。
该催化剂按重量百分比计是由10.0~80.0wt%的沸石和20.0~90.0wt%的无机氧化物基质组成,其中的活性组分沸石为含有稀土元素的具有MFI结构的ZSM-5分子筛,其中稀土元素含量以RE2O3计为1~15wt%,RE代表稀土元素,优选含稀土3~8wt%的具有MFI结构的ZSM-5分子筛。
本发明所述催化剂的制造方法,包括以下步骤:
1、HZSM-5分子筛的制备:
将Na-ZSM-5分子筛原粉(商品沸石或按常规方法合成得到),加入定量的氯化铵(2.3M)溶液中,分子筛原粉(g)与氯化铵(2.3M)溶液体积(ml)的比值为1∶10,在85℃下离子交换4小时,共交换3次,每次交换完后用去离子水洗涤,交换完成后,用原子吸收光谱分析沸石中的钠(以Na2O计)含量小于0.02wt%,在110℃下干燥12小时后,500℃焙烧6小时,得到HZSM-5分子筛;
2、稀土元素浸渍:
将HZSM-5分子筛加入定量氯化镧溶液中,常温下浸渍8小时后,过滤,在110℃下干燥后,500℃焙烧6小时,得到含稀土的La/HZSM-5分子筛,其中稀土含量为3~8%;
3、催化剂成型:
首先将无机氧化物的前体如拟薄水铝石、硅溶胶或它们的混合物与La/HZSM-5分子筛按规定配比混合均匀,搅拌均匀后,均质,喷雾干燥成型,在500℃下焙烧6小时,得到含有稀土元素的成品催化剂;
本发明制备的催化剂可以将1,2-二氯乙烷催化转化为氯乙烯,1,2-二氯乙烷转化率达到55.6%,氯乙烯选择性大于98%。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步的说明。
实施例中HZSM-5分子筛原粉的制备如下:
取500克Na-ZSM-5分子筛(硅铝比38),加入5000ml 2.3M的氯化铵溶液中,在85℃下离子交换4小时,共交换3次,每次交换完后用去离子水洗涤,过滤后,110℃下干燥12小时后,500℃焙烧6小时,得到HZSM-5分子筛。
实施例一
称取300g HZSM-5分子筛(硅铝比38)加入到1500g氯化镧溶液中,La担载量5%,常温下浸渍8小时后,过滤,在110℃下干燥后,500℃焙烧6小时,得到含稀土的La/HZSM-5分子筛。将200g硅溶胶(SiO2含量30wt%)和140gLa/HZSM-5分子筛依次加入到定量的去离子水中,搅拌20min后,离心喷雾干燥,雾化器的转速为40Hz,进口温度240℃,出口温度130℃,得到的产品500℃焙烧6小时即得所需的催化剂成品。
实施例二
按实施例一进行La/HZSM-5分子筛的制备。然后将267g硅溶胶(SiO2含量30wt%)和120gLa/HZSM-5分子筛依次加入到定量的去离子水中,搅拌20min后,离心喷雾干燥,雾化器的转速为40Hz,进口温度240℃,出口温度130℃,得到的产品500℃焙烧6小时即得所需的催化剂成品。
实施例三
按实施例一进行La/HZSM-5分子筛的制备。然后将计量的334g硅溶胶(SiO2含量30wt%)和100gLa/HZSM-5分子筛依次加入到定量的去离子水中,搅拌20min后,离心喷雾干燥,雾化器的转速为40Hz,进口温度240℃,出口温度130℃,得到的产品500℃焙烧6小时即得所需的催化剂成品。
实施例四
按实施例一进行La/HZSM-5分子筛的制备。在催化剂成型过程中,将233g硅溶胶(SiO2含量30wt%),45.4g拟薄水铝石(Al2O3含量64.6wt%),依次加入到定量的去离子水中,搅拌20min后,离心喷雾干燥,雾化器的转速为42Hz,进口温度230℃,出口温度120℃,得到的产品500℃焙烧6小时即得所需的催化剂成品。
催化剂性能评价在固定流化床上进行,催化剂装量15g,反应温度350℃,反应压力为常压,液体重量空速1.5h-1。反应2小时的结果见表一:
表一

Claims (5)

1.一种用于1,2-二氯乙烷制氯乙烯的催化剂的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
a、HZSM-5分子筛的制备:将Na-ZSM-5分子筛原粉,加入定量的2.3M氯化铵溶液中,分子筛原粉与氯化铵溶液体积比值为1:10g/ml,在85℃下离子交换4小时,共交换3次,每次交换完后用去离子水洗涤,交换完成后,用原子吸收光谱分析沸石中的钠,含量以Na2O计小于0.02wt%,在110℃下干燥12小时后,500℃焙烧6小时,得到HZSM-5分子筛;
b、稀土元素浸渍:将HZSM-5分子筛加入定量氯化镧溶液中,常温下浸渍8小时后,过滤,在110℃下干燥后,500℃焙烧6小时,得到含稀土的La/HZSM-5分子筛,其中稀土含量为3~8%;
c、催化剂成型:首先将无机氧化物的前体拟薄水铝石、硅溶胶或它们的混合物与La/HZSM-5分子筛按规定配比混合均匀,搅拌均匀后,均质,喷雾干燥成型,在500℃下焙烧6小时,得到含有稀土元素的成品催化剂。
2.按照权利要求1所述的方法得到的催化剂,其特征在于该催化剂按重量百分比计是由10.0~80.0wt%的沸石和20.0~90.0wt%的无机氧化物基质组成,无机氧化物基质是纯氧化物或其混合物,其中的沸石为含有稀土元素的具有MFI结构的ZSM-5分子筛,其中稀土元素含量以RE2O3计为3~8wt%,RE代表稀土元素。
3.按照权利要求2所述的催化剂,其特征在于所述ZSM-5分子筛的硅铝比为25~200。
4.按照权利要求2所述的催化剂,其特征在于无机氧化物基质是Al2O3
5.按照权利要求4所述的催化剂,Al2O3来自拟薄水铝石。
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