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聚氯乙烯(PVC)是世界通用的五大合成树脂之一,广泛应用于工农、建筑业等领域。氯乙烯单体(VCM)是合成PVC的重要单体,其生产方法主要有:乙炔法(乙炔氢氯化法)、乙烯法和乙烷法。由于“富煤、贫油”的能源格局,基于煤化工路线的乙炔法成为我国VCM生产的主要方法。但是乙炔法工艺中采用的催化剂HgCl2/C中的汞易升华,严重危害了人类和环境。因此,开发一种新型环境友好型的无汞催化剂迫在眉睫。目前,无汞催化剂的研究主要包括载体和活性组分(贵金属组分和非贵金属组分)。对于载体的研究,由于活性炭具有特殊的理化性质,并且价格低廉,因此其研究最为广泛。对于活性组分的研究,实验室在前期工作中发现,以资源丰富、成本较低的非贵金属Bi为活性组分制备的催化剂表现出较高的催化活性。但是相比于贵金属催化剂,其催化活性仍有待提高。水蒸汽法预处理活性炭,可优化活性炭的孔道结构,提高其比表面积,从而改善催化剂的活性。并且对失活的催化剂进行水蒸汽法再生,可有效恢复催化剂的活性,实现催化剂的绿色、循环再利用。水蒸汽法在活性炭预处理和催化剂再生等方面均有应用,但在乙炔氢氯化反应中还未见相关报道,并且对活性炭载体性质与催化剂乙炔氢氯化性能之间的构效关系还未有系统的讨论。因此,本论文以催化剂Bi/AC为研究对象,利用单因素试验和正交试验,筛选了水蒸汽预处理活性炭的工艺条件。结合BET、SEM、FT-IR、XRD、TEM、TGA、XPS、NH3-TPD等表征手段,分析了水蒸汽预处理对活性炭和催化剂性能的影响。同时对失活催化剂进行水蒸汽再生,探讨了水蒸汽再生对催化剂的作用。并采用添加助剂、氧化预处理活性炭和酸改性催化剂等方法改进催化剂,从而改善其催化性能。本论文研究内容及结论如下:(1)以煤质活性炭AC为载体,BiCl3为活性组分(质量分数为25%),制备了负载型催化剂Bi/AC,用于乙炔氢氯化反应。运用水蒸汽预处理活性炭,优化活性炭的孔道结构,以提高催化剂的活性(C2H2转化率)。利用单因素试验和正交试验,筛选出水蒸汽预处理最佳条件,在温度T=600℃,时间t=3 h,流量Q=30 mL/min时,活性炭具有较高的比表面积,为786 m2/g。此时活性炭制备的催化剂C2H2转化率最高达86.06%,相比未预处理活性炭制备的催化剂(C2H2转化率为64%),转化率提高了34.4%。对正交数据进行极差和方差分析发现,水蒸汽预处理温度(A)、时间(B)和水蒸汽流量(C)对催化剂性能的影响顺序为:A≈B>C。(2)对两种活性炭(AC1和AC2)进行水蒸汽预处理,制备了水蒸汽预处理活性炭(SAC1和SAC2)负载的催化剂(Bi/SAC1和Bi/SAC2),考察了其乙炔氢氯化催化性能。并结合表征手段,分析了水蒸汽预处理对活性炭和催化剂的作用。评价结果表明:水蒸汽预处理后,催化剂Bi/SAC1具有最高的催化活性。相比未处理活性炭制备的催化剂的活性,催化剂Bi/SAC1的活性增量远高于催化剂Bi/SAC2的活性增量。表征结果表明:活性炭AC1以介孔为主,而活性炭AC2为微孔结构。水蒸汽预处理重整了活性炭的孔道结构,增加了其表面积。但水蒸汽预处理对介孔活性炭AC1的作用效果更明显,大量增加了其微孔含量。同时,水蒸汽预处理提高了催化剂中活性物BiOCl的结晶度,促进了其分散,减少了催化剂表面的积碳量。并添加助剂对催化剂进行改进,评价结果发现:助剂La的添加提高了催化剂的活性,C2H2转化率高达91%。而添加助剂Ba,提高了催化剂的稳定性,反应11 h后,C2H2转化率仍保持80%左右。(3)引用水蒸汽再生失活的催化剂,考察了再生催化剂的乙炔氢氯化催化性能。评价结果表明:再生催化剂的活性得到恢复,C2H2转化率约为76%,相比新鲜催化剂(C2H2转化率约为86%),恢复了87.9%。表征结果发现:积碳的产生导致催化剂快速失活。水蒸汽再生后,催化剂表面积碳得到去除,增加了催化剂的比表面积,同时催化剂表面出现球状活性物BiOCl。并且采用氧化预处理活性炭和酸改性催化剂,对催化剂进行改进,以提高催化剂的利用率。评价结果表明:HNO3氧化预处理和HNO3改性均提高了催化剂的活性,水蒸汽再生后,恢复了催化剂的活性。表征结果发现:HNO3氧化预处理和HNO3改性后,催化剂表面积碳量均有所降低。水蒸汽再生后,催化剂表面积碳得到去除,并改变了活性物BiOCl的晶体形貌,提高了其结晶度。