二氯乙烷催化裂解制備氯乙烯

【摘要】：聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,簡(jiǎn)稱PVC)是一種全球廣泛應(yīng)用的通用型合成樹(shù)脂材料。其關(guān)鍵單體氯乙烯(VCM)主要有兩種方法生產(chǎn)。一種為以氯化汞為催化劑的乙炔氯化氫加成路線,另一種為以石油為原料的二氯乙烷裂解路線。汞的潛在毒性較大,且汞觸媒由于汞污染嚴(yán)重,2013年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃通過(guò)了旨在控制和減少全球汞排放的《水俁公約》,公約要求中國(guó)PVC行業(yè)減汞化、無(wú)汞化。因此研究二氯乙烷裂解制備VCM技術(shù)具有十分重要的意義。目前工業(yè)上采用的二氯乙烷裂解制備氯乙烯技術(shù)為無(wú)催化劑作用下的熱裂解技術(shù),當(dāng)裂解溫度為500℃左右,二氯乙烷轉(zhuǎn)化率為50%左右,氯乙烯選擇性為98%以上。由于二氯乙烷熱裂解工藝溫度高、副產(chǎn)物較多、反應(yīng)器中結(jié)焦積碳嚴(yán)重,需要每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行除焦處理。研究和開(kāi)發(fā)催化劑作用下的二氯乙烷催化裂解技術(shù),降低裂解反應(yīng)溫度,提高反應(yīng)選擇性,將大大降低反應(yīng)器結(jié)焦程度。因此本論文采用氮摻雜活性炭為催化劑,考察了活性炭種類、氮源、氮含量以及制備方法等對(duì)催化劑催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在優(yōu)選的催化劑作用下,反應(yīng)溫度為260℃,液時(shí)空速為0.313 h-1時(shí),二氯乙烷的單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%左右,氯乙烯的選擇性高達(dá)99.5%。催化劑連續(xù)運(yùn)行600小時(shí)后,二氯乙烷轉(zhuǎn)化率保持在30%以上,氯乙烯選擇性基本不變,具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上,我們進(jìn)行了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究,提出了可能的反應(yīng)機(jī)理,并通過(guò)模擬計(jì)算建立了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,結(jié)果表明反應(yīng)為速率控制步驟。 【關(guān)鍵詞】：1 2-二氯乙烷 催化裂解 氯乙烯 氮摻雜活性炭
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ222.423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 主要符號(hào)對(duì)照表8-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9-11
• 1.2 聚氯乙烯國(guó)外產(chǎn)能現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求11-15
• 1.2.1 國(guó)外產(chǎn)能分析11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)現(xiàn)狀13-15
• 1.3 氯乙烯生產(chǎn)工藝的分析15-17
• 1.3.1 電石法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝15-17
• 1.3.2 乙烯法聚氯乙烯生產(chǎn)工藝17
• 1.4 二氯乙烷裂解工藝現(xiàn)狀17-18
• 1.5 催化裂解研究現(xiàn)狀18-20
• 1.6 本研究目的和意義20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備22-23
• 2.2 催化劑制備23-25
• 2.2.1 催化劑的篩選23-24
• 2.2.2 催化劑制備方法24-25
• 2.3 催化劑表征25-26
• 2.3.1 比表面積與孔徑分布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 催化劑評(píng)價(jià)26-28
• 2.4.1 評(píng)價(jià)裝置及流程26-27
• 2.4.2 性能考評(píng)27-28
• 2.5 實(shí)驗(yàn)涉及到的公式28-30
• 第3章 催化劑制備30-44
• 3.1 載體和活性組分的篩選30-35
• 3.1.1 載體選取30-31
• 3.1.2 氮源篩選31-35
• 3.2 活化溫度對(duì)催化劑影響35-37
• 3.3 聚乙烯吡咯烷酮用量對(duì)催化劑活性影響37-39
• 3.4 PCAC-N系列催化劑表征39-43
• 3.4.1 BET分析39-40
• 3.4.2 孔結(jié)構(gòu)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 本章小結(jié)43-44
• 第4章 催化反應(yīng)特性研究44-53
• 4.1 反應(yīng)溫度對(duì)催化劑活性影響44-45
• 4.2 反應(yīng)空速對(duì)反應(yīng)的影響45-47
• 4.3 催化劑穩(wěn)定性考察47-49
• 4.3.1 反應(yīng)空速對(duì)催化劑穩(wěn)定性的影響47-48
• 4.3.2 反應(yīng)溫度對(duì)催化劑穩(wěn)定性的影響48-49
• 4.4 催化劑壽命考察49-50
• 4.5 催化劑失活分析50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究53-64
• 5.1 熱力學(xué)研究53-55
• 5.1.1 裂解反應(yīng)平衡溫度計(jì)算53-54
• 5.1.2 裂解反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算54-55
• 5.2 動(dòng)力學(xué)研究55-63
• 5.2.1 外擴(kuò)散影響的排除55-56
• 5.2.2 內(nèi)擴(kuò)散影響的排除56-57
• 5.2.3 多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型57-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第6章 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68

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