摘要
聚氯乙烯(PVC)作为五大通用塑料之一，广泛应用于医疗、生活和建筑等领域。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的特殊能源结构，国内氯乙烯单体主要依靠乙炔氢氯化法生产。该工艺以传统的活性炭负载氯化汞(HgCl2)作为主要的催化剂，而具有高毒性和挥发性的HgCl2在生产和使用过程中存在的流失问题，不仅造成催化剂的快速失活，还给自然环境和人类健康带来了严重的危害。因此，寻找绿色、高效的催化剂成为PVC行业亟待解决的关键问题。 近年来，虽然无汞催化剂取得了一定的进展，但仍存在高成本、低稳定性和工艺复杂等瓶颈问题，限制了其在工业上的大规模使用。在无汞催化剂尚未成熟的阶段，超低汞催化剂为PVC行业从低汞走向无汞阶段的可持续发展起到关键的作用。本文选取活性炭负载2wt％HgCl2作为主活性组分，通过载体预处理和添加助剂的方式制备了具有高催化活性的超低汞催化剂，并对其使用性能进行了探究，具体内容如下: (1)以活性炭为载体，添加微量的改性剂E对载体进行预处理，在此基础上负载活性炭质量的2wt％HgCl2作为主活性组分，选取不同的金属氯化物Mt1Cl2、Mt2Cl2和Mt3Cl为助剂，采用简单的过体积浸渍法制备四元超低汞催化剂，通过配方优化后得到具有最佳催化性能时不同组分之间的质量比为:HgCl2∶Mt1Cl2∶Mt2Cl2∶Mt3Cl=2∶3.1∶25∶3;此外，对四元超低汞催化剂的工艺条件进行了探究，在最佳反应条件130℃，乙炔空速为30h-1下，四元超低汞催化剂的乙炔转化率达到99.72％，氯乙烯选择性为99.45％;最后，在160℃，600h以的条件下对四元超低汞催化剂进行稳定性探究，研究证明，四元超低汞催化剂在24h内展现出了优异的稳定性;采用EDS、XRD、Tg、BET等表征方法对四元超低汞催化剂的失活原因进行探究，分析得出，碳物种沉积造成孔径堵塞是催化剂活性下降的主要原因。 (2)以Mt1Cl2、Mt2Cl2分别为助剂制备了二元超低汞催化剂，探究催化剂表面助剂与HgCl2之间的相互作用，及其对乙炔氢氯化反应催化活性的促进作用。根据催化性能结果得出，助剂Mt1Cl2、Mt2Cl2与HgCl2之间存在协同催化作用，Mt2Cl2协同催化效果最佳;此外，通过一系列表征方法探究了助剂对二元超低汞催化剂热稳定性和化学环境的影响，研究得出，助剂的添加改变了活性炭表面的化学环境，从而影响了二元超低汞催化剂的催化活性和热稳定性;对比反应前后二元超低汞催化剂的XPS测试数据，助剂Mt1Cl2和Mt2Cl2都可起到稳定活性物种Hg2+的作用。
NETL