三氟甲烷/氯化氢气体的分离及三氟甲烷的转化技术研究

【摘要】： 为了采用焚烧法处理三氟甲烷温室气体，首先需要将其与氯化氢气体进行分离。因此，本文研究了温室气体三氟甲烷与氯化氢气体的吸收分离技术，并探讨了在较温和反应条件下对三氟甲烷进行分解和转化的可能性。论文主要包括如下三部分内容： 首先，测定了三氟甲烷和氯化氢气体在烷烃、氯代烃、醇、酮、醚、酯等几种有机溶剂中的溶解度，比较了这两种气体在不同溶剂中的溶解度差别，讨论了采用溶剂吸收法对其混合气体进行分离的可能性。结果表明，醇类溶剂如正丁醇和甘油对氯化氢具有较高溶解度，在较高的温度下又容易解吸，而且对低压下三氟甲烷的溶解度极低，尤其是甘油基本上不溶解三氟甲烷，使之有可能作为水吸收剂的替代溶剂用于氯化氢和三氟甲烷的分离，以大大降低吸收液对设备的腐蚀性。 其次，测定了氯化氢气体在不同浓度的盐酸、氯化铝、氯化锌、氯化钛、硫酸氧钛、氯化锡和氯化钙等几种盐溶液中的溶解度，并测定了氯化氢气体在氯化钙和氯化锡溶液中，不同起始浓度下氯化氢的吸收速率，比较了各种盐溶液对氯化氢气体的溶解度以及压力由0.8MPa降至0.2MPa时氯化氢的解吸效率，探讨了对该混合气体进行吸收分离的可行性。结果表明，氯化钙盐溶液有可能作为水的替代溶剂用于三氟甲烷和氯化氢气体的吸收分离，因为盐的存在一方面可以进一步降低三氟甲烷在水中的溶解度，另一方面，还可以降低溶剂中水的分压，从而有助于降低解吸氯化氢中的含水量，而且氯化钙的价格便宜，原料易得。 最后，研究了三氟甲烷在γ-Al_2O_3／ZnCl_2催化剂和柱状活性炭／ZnO催化剂表面的水解动力学；探索了在温和化学反应条件下将三氟甲烷转化为具有高附加值化学品的可能性。结果表明：在500℃温度以下，无论是ZnCl_2还是ZnO作为催化剂，三氟甲烷的水解率都不高；通过化学反应转化三氟甲烷时，由于三氟甲烷的稳定性，利用常规化学反应转化三氟甲烷的效率很低，目前尚不具备工业推广的价值，但这些研究结果为今后的研究奠定了基础。 【关键词】：三氟甲烷 氯化氢 吸收 分离 气体溶解度 催化 水解
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：O621
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-17
• 第一章 绪论17-31
• 1.1 课题背景17-18
• 1.2 三氟甲烷的性质18-20
• 1.2.1 物理性质18-19
• 1.2.2 化学性质19-20
• 1.2.3 毒性、安全防护20
• 1.3 氯化氢的性质20-21
• 1.3.1 物理性质20-21
• 1.3.2 化学性质21
• 1.4 三氟甲烷与氯化氢的分离方案21
• 1.5 三氟甲烷及相关物质的处理方案21-25
• 1.5.1 ZrO_2-SO_4催化分解三氟甲烷21-23
• 1.5.2 焦磷酸镍催化分解三氟甲烷23
• 1.5.3 发烟硫酸磺化三氟甲烷23-24
• 1.5.4 其它卤代烃的处理方案24-25
• 1.6 三氟甲烷磺酸概述25-27
• 1.6.1 三氟甲烷磺酸物性25-26
• 1.6.2 三氟甲烷磺酸的制法26-27
• 1.6.3 三氟甲烷磺酸的应用27
• 1.6.4 三氟甲烷磺酸的工业前景27
• 1.7 三苯甲醇概述27-28
• 1.7.1 三苯甲醇的制备27-28
• 1.7.2 三苯甲醇的应用28
• 1.8 论文的意义及内容28-31
• 1.8.1 论文选题的意义28-29
• 1.8.2 本课题的主要研究内容29-31
• 第二章 三氟甲烷与氯化氢气体在不同溶剂中的溶解度31-39
• 2.1 引言31
• 2.2 实验部分31-34
• 2.2.1 实验药品31-32
• 2.2.2 实验仪器及装置32-33
• 2.2.3 实验方法33-34
• 2.3 实验结果及讨论34-37
• 2.4 结论37-39
• 第三章 氯化氢气体在盐溶液中的溶解度及其动力学研究39-55
• 3.1 序言39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 实验药品39-40
• 3.2.2 实验仪器及装置40
• 3.2.3 实验方法40-41
• 3.3 实验结果与讨论41-53
• 3.3.1 溶解度测定41-44
• 3.3.2 动力学测定44-53
• 3.4 结论53-55
• 第四章 三氟甲烷气体的分解及转化55-67
• 4.1 引言55
• 4.2 水解实验部分55-58
• 4.2.1 实验药品55-56
• 4.2.2 实验仪器及装置56
• 4.2.3 实验方法56-58
• 4.3 实验结果与讨论58-60
• 4.4 转化实验部分60-62
• 4.4.1 实验药品60-61
• 4.4.2 实验仪器及装置61-62
• 4.5 实验过程及结果62-66
• 4.5.1 铬酸洗液氧化水解62
• 4.5.2 氢氧化钠中和反应62
• 4.5.3 醇钠中和反应62-63
• 4.5.4 三氯甲烷与苯的烷基化反应63-64
• 4.5.5 三氟甲烷的氯化反应64-65
• 4.5.6 三氟甲烷的溴化反应65
• 4.5.7 苯自由基反应65-66
• 4.5.8 磺酰氯磺化反应66
• 4.6 小结66-67
• 第五章 结论67-68
• 本论文创新点68-69
• 参考文献69-73
• 附录1 氯化铝催化三氟甲烷、苯反应产品气相色谱分析图73-74
• 附录2 氯化铝催化三氟甲烷、苯反应产品质谱分析图74-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-77
• 作者及导师简介77

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