二氯乙烷催化裂解制备氯乙烯

【摘要】：聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,简称PVC)是一种全球广泛应用的通用型合成树脂材料。其关键单体氯乙烯(VCM)主要有两种方法生产。一种为以氯化汞为催化剂的乙炔氯化氢加成路线,另一种为以石油为原料的二氯乙烷裂解路线。汞的潜在毒性较大,且汞触媒由于汞污染严重,2013年联合国环境规划通过了旨在控制和减少全球汞排放的《水俣公约》,公约要求中国PVC行业减汞化、无汞化。因此研究二氯乙烷裂解制备VCM技术具有十分重要的意义。目前工业上采用的二氯乙烷裂解制备氯乙烯技术为无催化剂作用下的热裂解技术,当裂解温度为500℃左右,二氯乙烷转化率为50%左右,氯乙烯选择性为98%以上。由于二氯乙烷热裂解工艺温度高、副产物较多、反应器中结焦积碳严重,需要每两个月进行除焦处理。研究和开发催化剂作用下的二氯乙烷催化裂解技术,降低裂解反应温度,提高反应选择性,将大大降低反应器结焦程度。因此本论文采用氮掺杂活性炭为催化剂,考察了活性炭种类、氮源、氮含量以及制备方法等对催化剂催化性能的影响。实验结果表明:在优选的催化剂作用下,反应温度为260℃,液时空速为0.313 h-1时,二氯乙烷的单程转化率达到60%左右,氯乙烯的选择性高达99.5%。催化剂连续运行600小时后,二氯乙烷转化率保持在30%以上,氯乙烯选择性基本不变,具有良好的工业化应用前景。在此基础上,我们进行了反应动力学研究,提出了可能的反应机理,并通过模拟计算建立了反应动力学模型,结果表明反应为速率控制步骤。 【关键词】：1 2-二氯乙烷 催化裂解 氯乙烯 氮掺杂活性炭
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ222.423
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 主要符号对照表8-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 引言9-11
• 1.2 聚氯乙烯国外产能现状和国内市场需求11-15
• 1.2.1 国外产能分析11-13
• 1.2.2 国内聚氯乙烯行业现状13-15
• 1.3 氯乙烯生产工艺的分析15-17
• 1.3.1 电石法聚氯乙烯生产工艺15-17
• 1.3.2 乙烯法聚氯乙烯生产工艺17
• 1.4 二氯乙烷裂解工艺现状17-18
• 1.5 催化裂解研究现状18-20
• 1.6 本研究目的和意义20-22
• 第2章 实验部分22-30
• 2.1 实验试剂及设备22-23
• 2.2 催化剂制备23-25
• 2.2.1 催化剂的筛选23-24
• 2.2.2 催化剂制备方法24-25
• 2.3 催化剂表征25-26
• 2.3.1 比表面积与孔径分布25
• 2.3.2 TPD分析25
• 2.3.3 TG分析25
• 2.3.4 XRD分析25
• 2.3.5 XPS分析25-26
• 2.4 催化剂评价26-28
• 2.4.1 评价装置及流程26-27
• 2.4.2 性能考评27-28
• 2.5 实验涉及到的公式28-30
• 第3章 催化剂制备30-44
• 3.1 载体和活性组分的筛选30-35
• 3.1.1 载体选取30-31
• 3.1.2 氮源筛选31-35
• 3.2 活化温度对催化剂影响35-37
• 3.3 聚乙烯吡咯烷酮用量对催化剂活性影响37-39
• 3.4 PCAC-N系列催化剂表征39-43
• 3.4.1 BET分析39-40
• 3.4.2 孔结构分析40-41
• 3.4.3 XRD分析41
• 3.4.4 TPD分析41-42
• 3.4.5 XPS分析42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 催化反应特性研究44-53
• 4.1 反应温度对催化剂活性影响44-45
• 4.2 反应空速对反应的影响45-47
• 4.3 催化剂稳定性考察47-49
• 4.3.1 反应空速对催化剂稳定性的影响47-48
• 4.3.2 反应温度对催化剂稳定性的影响48-49
• 4.4 催化剂寿命考察49-50
• 4.5 催化剂失活分析50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 热力学与动力学研究53-64
• 5.1 热力学研究53-55
• 5.1.1 裂解反应平衡温度计算53-54
• 5.1.2 裂解反应平衡转化率计算54-55
• 5.2 动力学研究55-63
• 5.2.1 外扩散影响的排除55-56
• 5.2.2 内扩散影响的排除56-57
• 5.2.3 多相反应动力学模型57-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 结论64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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