甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物處理工藝的研究

【摘要】： 本文重點(diǎn)探索和解決甲烷液相氧化過(guò)程中液相反應(yīng)產(chǎn)物的處理問(wèn)題。甲烷的液相部分氧化工藝是將甲烷在發(fā)煙硫酸中先部分氧化為硫酸氫甲酯,再經(jīng)水解生成甲醇或二甲醚。這種工藝會(huì)生成大量的稀硫酸,不僅難以利用而且嚴(yán)重腐蝕反應(yīng)設(shè)備。為此,根據(jù)碘催化發(fā)煙硫酸體系中甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物的特點(diǎn),對(duì)硫酸體系中液相反應(yīng)產(chǎn)物的處理工藝進(jìn)行了研究。 本文首先探索了將甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蒸餾轉(zhuǎn)化為硫酸二甲酯(DMS)后,再將其熱分解生成二甲醚和SO_3的反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:DMS直接熱分解的最優(yōu)溫度為210℃;為了防止生成的二甲醚和SO_3重新生成DMS,通入N_2有助于DMS的分解;在催化劑的作用下,利用甲烷代替N_2,甲烷可直接與SO_3反應(yīng),甲烷的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加,生成硫酸氫甲酯的選擇性隨溫度升高而降低。在210℃,甲烷壓力2MPa,催化劑用量0.099mol/L條件下,DMS轉(zhuǎn)化率可達(dá)89%。并且攪拌速度的提高有助于轉(zhuǎn)化率的提高。 為了減少甲烷液相反應(yīng)產(chǎn)物蒸餾過(guò)程中DMS的碳化現(xiàn)象和毒性危害,本文還研究了甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物與HCl或KCl等氯化物反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為氯甲烷的工藝條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:甲烷液相氧化產(chǎn)物與氯化物具有較高的反應(yīng)活性,在ZnCl_2催化下與HCl反應(yīng),其最高轉(zhuǎn)化率可達(dá)40%,選擇性85%;與KCl反應(yīng),最高轉(zhuǎn)化率40%,選擇性近90%。 最后,本文介紹了CODc_r法測(cè)定甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物DMS含量的原理和方法。并對(duì)測(cè)定中出現(xiàn)的干擾因素采取了有效的措施,試驗(yàn)結(jié)果表明:所測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重現(xiàn)性好。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 發(fā)煙硫酸 二甲醚 硫酸氫甲酯 硫酸二甲酯 氯甲烷
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TQ223
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 前言7-11
• 1.1 甲烷轉(zhuǎn)化和液相反應(yīng)產(chǎn)物處理的意義7-10
• 1.1.1 甲烷轉(zhuǎn)化的意義7-8
• 1.1.2 甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物處理的意義8-10
• 1.2 主要研究工作10
• 1.3 本研究的創(chuàng)新之處10-11
• 第二章 文獻(xiàn)綜述11-15
• 2.1 甲烷的液相氧化的研究進(jìn)展11-12
• 2.2 甲烷液相氧化產(chǎn)物分離和處理研究進(jìn)展12-15
• 第三章 甲烷液相氧化產(chǎn)物熱裂解制二甲醚工藝的研究15-30
• 3.1.實(shí)驗(yàn)部分15-20
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理15-17
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法17-18
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)藥品與裝置18-19
• 3.1.4 產(chǎn)物分析及計(jì)算19-20
• 3.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論20-28
• 3.2.1.DMS直接熱裂解工藝的實(shí)驗(yàn)20-21
• 3.2.2.間歇通入N_2條件下的DMS熱分解工藝研究21-23
• 3.2.3 連續(xù)通入N_2條件下的DMS熱分解工藝研究23-24
• 3.2.4 CH_4參與反應(yīng)條件下DMS熱裂解的工藝研究24-28
• 3.3 小結(jié)28-30
• 第四章 甲烷液相氧化反應(yīng)產(chǎn)物制氯甲烷工藝的研究30-51
• 4.1.實(shí)驗(yàn)部分31-37
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原理31
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)藥品32
• 4.1.4 反應(yīng)物的制備和預(yù)處理32-34
• 4.1.5 實(shí)驗(yàn)裝置34-36
• 4.1.6 產(chǎn)物分析及計(jì)算36-37
• 4.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-50
• 4.2.1.工藝路線的驗(yàn)證37-40
• 4.2.2.以HCl為反應(yīng)物制備氯甲烷的工藝研究40-44
• 4.2.3 以ZnCl_2為催化劑HCl為反應(yīng)物的工藝研究44-47
• 4.2.4 以KCl為原料的工藝條件研究47-50
• 4.3 小結(jié)50-51
• 第五章 CODc_r法測(cè)定硫酸中硫酸氫甲酯含量51-59
• 5.1.實(shí)驗(yàn)部分51-53
• 5.1.1 測(cè)定原理51
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品與裝置51-52
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方法52-53
• 5.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論53-58
• 5.2.1 堿對(duì)COD測(cè)定的影響53
• 5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)水解液測(cè)定的有效性和準(zhǔn)確性53-54
• 5.2.3 雜質(zhì)對(duì)COD測(cè)定的影響及消除54-56
• 5.2.4 測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性56-57
• 5.2.5 甲烷氧化反應(yīng)液中產(chǎn)物含量的測(cè)定57-58
• 5.3 小結(jié)58-59
• 第六章 結(jié)論59-61
• 6.1 本文的主要結(jié)論59-60
• 6.2 今后工作的展望與建議60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄164-66
• 致謝66

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