气相催化四氯乙烷脱氯化氢制三氯乙烯的研究

【摘要】：三氯乙烯是一种无色透明,有轻微香味的液体。其主要用来作为金属脱脂剂和油、石蜡、脂肪的萃取剂。随着社会经济的发展作为重要化工中间体和萃取剂的三氯乙烯正呈现出越来越广阔的应用前景。 现阶段用以生产三氯乙烯的皂化法和直接氯化法等传统方法存在着原料成本高、污染严重等问题,严重制约其可持续发展。近年来,以活性炭为催化剂在气相条件下催化四氯乙烷脱氯化氢制三氯乙烯的工艺路线逐渐兴起。这一方法具有成本低、能耗少、环境友好等优点。但所使用的催化剂普遍存在重复性差、稳定性低等突出问题。 本文对以四氯乙烷为原料气相脱氯化氢制三氯乙烯的反应进行了研究。使用程序升温脱附、比表面积测定等方法对活性炭进行了表征。发现表面碱性中心、大比表面积和发达微孔结构对催化反应活性具有明显的促进作用,而活性炭中存在的灰分种类与含量则对反应稳定性影响较大；铝等金属元素的存在会使产物在活性炭表面聚合,覆盖反应的活性位。另外,活性炭表面的酸性基团易致烃类产生积碳,造成活性炭催化剂比表面下降甚至失活。 在反应机理研究的基础上,使用氢氧化钠和盐酸试剂对活性炭进行预处理。通过减少活性炭中的铝等灰分元素的含量,改变活性炭表面官能团比例,抑制了活性炭反应过程中的结焦,进而提高了活性炭催化剂的活性及稳定性。经过改性的活性炭气相催化转化率达到98.4%,收率96.8%,失活斜率为-0.135%·h-1。 【关键词】：四氯乙烷 活性炭 气相催化 三氯乙烯 脱氯化氢
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ222.423
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 文献综述12-28
• 1.1 前言12
• 1.2 三氯乙烯用途12-14
• 1.2.1 制冷剂原料12-13
• 1.2.2 清洗剂13
• 1.2.3 化工中间体13
• 1.2.4 其它用途13-14
• 1.3 国内外研究现状14-23
• 1.3.1 三氯乙烯的生产方法14-16
• 1.3.1.1 乙炔法15-16
• 1.3.1.2 乙烯直接氯化法16
• 1.3.1.3 乙烯氧氯化法16
• 1.3.2 国外气相脱除氯化氢合成三氯乙烯反应研究的现状16-18
• 1.3.3 国内气相脱除氯化氢合成三氯乙烯反应研究的现状18
• 1.3.4 气相催化合成三氯乙烯反应的影响因素18-21
• 1.3.4.1 催化剂制备方法的影响19
• 1.3.4.2 金属氯化物的影响19-20
• 1.3.4.3 原料中杂质的影响20-21
• 1.3.4.4 反应条件的影响21
• 1.3.4.5 表面酸碱性的影响21
• 1.3.5 活性炭催化剂的研究21-22
• 1.3.6 反应机理22-23
• 1.4 立题依据和研究思路23-25
• 参考文献25-28
• 第二章 实验部分28-33
• 2.1 试剂与仪器28-29
• 2.2 催化剂的制备29
• 2.2.1 碱处理活性炭29
• 2.2.2 酸处理活性炭29
• 2.3 催化剂的表征29-30
• 2.3.1 X射线荧光(XRF)29
• 2.3.2 BET比表面积测试29
• 2.3.3 Boehm滴定法29-30
• 2.3.4 程序升温脱附(TPD)30
• 2.3.5 活性炭表面pH30
• 2.4 催化剂的活性评价及产物分析方法30-32
• 2.4.1 催化剂的活性评价装置30-31
• 2.4.2 产物分析方法31-32
• 参考文献32-33
• 第三章 活性炭表面物化性能对反应性能的影响33-46
• 3.1 炭催化四氯乙烷脱氯化氢反应性能33-37
• 3.1.1 活性炭初活性的评价33-34
• 3.1.2 活性炭稳定性的评价34-37
• 3.2 活性炭表面物化性能表征37-43
• 3.2.1 BET及孔径分布37-38
• 3.2.2 活性炭表面酸碱性38
• 3.2.3 活性炭表面基团表征38-39
• 3.2.4 活性炭灰分含量表征39-40
• 3.2.5 影响活性炭初活性的因素40-42
• 3.2.6 影响活性炭稳定性的因素42-43
• 3.3 本章小结43-45
• 参考文献45-46
• 第四章 改性活性炭气相催化四氯乙烷反应性能46-61
• 4.1 改性活性炭的稳定性评价实验46-52
• 4.1.1 酸处理活性炭46-48
• 4.1.2 碱处理活性炭48
• 4.1.3 酸、碱处理活性炭48-49
• 4.1.4 碱、酸处理活性炭49-52
• 4.2 活性炭BET表征52-53
• 4.3 活性炭灰分表征53-56
• 4.4 程序升温脱附(TPD)56-57
• 4.5 失活机理57-59
• 4.6 本章小结59-60
• 参考文献60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 工作总结61
• 5.2 展望61-63
• 致谢63

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