γ-Al_2O_3负载型氯化铜基催化剂上乙烷氧氯化制氯乙烯

来源：论文学术网

时间：2024-08-19 03:43:46

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γ-Al_2O_3负载型氯化铜基催化剂上乙烷氧氯化制氯乙烯【摘要】：本文以廉价的乙烷替代乙烯,在氯化铜基催化剂的催化作用下氧氯化制得氯乙烯,填补了国内在乙烷氧氯化制氯乙烯方面的空白

【摘要】：本文以廉价的乙烷替代乙烯,在氯化铜基催化剂的催化作用下氧氯化制得氯乙烯,填补了国内在乙烷氧氯化制氯乙烯方面的空白。采用浸渍法合成了氯化铜-助剂体系催化剂,并对其进行了较深入、细致的研究,通过XRD、EPR、XPS、UV-vis、TEM、TG-DTA、EPR、催化剂表面构织分析和ICP 等技术对催化剂的结构等特征进行了表征,全面考察了乙烷氧氯化制氯乙烯的反应性能。经系列实验,选出最佳的催化剂组成、催化剂的制备条件和反应条件。在反应温度500℃,常压,催化剂1g,密度1000Kg/m3,V(C2H6):V(HCl):V(air)=1:3:5,空速2160h-1 的反应条件下:浸渍法制备的CuCl2-KCl-LaCl3/γ-Al2O3 催化剂(其中铜质量百分含量5%,钾质量百分含量6%,镧质量百分含量5%),乙烷转化率为97.5%,氯乙烯选择性52.8%。研究结果表明,乙烷氧氯化反应的活性中心是高度分散在载体表面的CuCl2,助剂氯化钾的加入提高了表面氯化铜的含量,而且氯化钾可以与氯化铜形成低熔点混合盐,使得氯化铜更容易释放出氯,从而提高了乙烷的转化率和氯乙烯的选择性。由于氯化铜在反应温度下极易挥发,使催化剂失活,氯化钾和氯化镧的加入有效的提高了氯化铜的稳定性,上述浸渍法制备的催化剂经100h 寿命考察,对乙烷氧氯化的催化性能仍然无明显下降。这些研究结果在国内至今未见文献报道。 【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ222
【目录】：

第一章绪论9-33
1.1 课题研究背景9-14
1.1.1 氯乙烯的物理化学性质和用途9-10
1.1.2 聚氯乙烯市场广阔10
1.1.3 乙烷资源丰富10-14
1.2 氯乙烯的生产工艺路线评述14-27
1.2.1 电石乙炔法制氯乙烯15-16
1.2.2 二氯乙烷法制氯乙烯16-17
1.2.3 乙烯法制氯乙烯17-21
1.2.3.1 平衡氧氯化17-20
1.2.3.2 乙烯直接氯化/氯化氢氧化制氯乙烯20-21
1.2.3.3 二氯乙烷/纯碱工艺21
1.2.4 乙烷氧氯化制氯乙烯21-27
1.2.4.1 乙烷氧氯化制氯乙烯工艺的研究进展22-25
1.2.4.2 乙烷氧氯化制氯乙烯催化剂的研究进展25-27
1.3 乙烷氧氯化反应机理27-28
1.4 本论文立题依据28-29
参考文献29-33
第二章实验部分33-40
2.1 主要试剂33-34
2.2 催化剂的制备34
2.3 主要测试手段34-36
2.4 乙烷氧氯化制氯乙烯反应活性评价36-39
2.4.1 乙烷氧氯化制氯乙烯的实验装置36-37
2.4.2 产物分析及数据处理37-39
参考文献39-40
第三章浸渍法制备铜基催化剂对乙烷氧氯化反应的催化作用40-83
3.1 催化剂组成对乙烷氧氯化反应的影响40-57
3.1.1 载体的选择40-41
3.1.2 铜含量对催化剂性能的影响41-47
3.1.2.1 实验部分41-42
3.1.2.2 氯化铜基系列催化剂的表征42-45
3.1.2.3 氯化铜基系列催化剂的活性考察45-47
3.1.3 助剂对氯化铜催化剂性能的影响47-57
3.1.3.1 碱金属和碱土金属对催化剂性能的影响47-54
3.1.3.2 稀土金属对催化剂性能的影响54-57
3.2 催化剂制备条件对乙烷氧氯化活性的影响57-72
3.2.1 浸渍时间对催化剂性能的影响57-61
3.2.1.1 实验部分57-58
3.2.1.2 结果与讨论58-61
3.2.2 焙烧对催化剂性能的影响61-72
3.2.2.1 焙烧温度对催化剂性能的影响63-68
3.2.2.2 焙烧时间对催化剂性能的影响68-72
3.3 反应条件对乙烷氧氯化反应的影响72-79
3.3.1 反应温度对乙烷氧氯化催化剂性能的影响72-74
3.3.2 氯化氢流速对催化剂性能的影响74-76
3.3.3 空气流速对催化剂性能的影响76-77
3.3.4 进料空速对乙烷氧氯化反应的影响77-79
本章小结79-80
参考文献80-83
第四章 KCl 对乙烷氧氯化催化剂CuCl_2/γ-Al_2O_3助剂作用的研究83-99
4.1 实验部分83-84
4.2 结果与讨论84-96
4.2.1 催化剂的XRD 谱图84-85
4.2.2 活性组分氯化铜的溶解性实验85-86
4.2.3 催化剂的紫外漫反射光谱86-87
4.2.4 催化剂的H_2-TPR87-89
4.2.5 催化剂的差热分析89-90
4.2.6 EPR 结果90-91
4.2.7 TEM 结果91-93
4.2.8 助剂氯化钾对乙烷氧氯化反应的催化性能93-96
4.3 本章小结96
参考文献96-99
第五章 LaC1_3对乙烷氧氯化催化剂CuC1_2-KCl /γ-Al_2O_3助剂作用的研究99-131
5.1 La0.74wt%调变的CuC1_2-KCl-LaCl_3 /γ-Al_2O_3 催化剂寿命的考察99-108
5.1.1 实验部分100
5.1.2 结果与讨论100-108
5.1.2.1 催化剂的活性考察100-101
5.1.2.2 XRD 表征结果101-102
5.1.2.3 反应前后铜价态的变化102-105
5.1.2.4 催化剂积炭分析105-108
5.1.3 本节结论108
5.2 掺杂不同镧含量的催化剂的乙烷氧氯化催化性能的研究108-129
5.2.1 不同镧含量催化剂的催化性能109-111
5.2.2 不同镧含量催化剂的表征结果与讨论111-116
5.2.3 含镧系列催化剂使用寿命的考察116-119
5.2.3.1 含镧系列催化剂寿命实验116-117
5.2.3.2 不同反应时间含镧系列催化剂的结构表征117-119
5.2.4 在催化剂CuKLa5 上乙烷氧氯化行为的研究119-129
5.2.4.1 催化剂CuKLa5 的催化性能119-121
5.2.4.2 催化剂CuKLa5 经不同反应时间后的XRD 谱图121-122
5.2.4.3 催化剂CuKLa5 反应前后铜氧化态的确定122-124
5.2.4.4 催化剂CuKLa5 积炭的测定124-126
5.2.4.5 催化剂CuKLa5 比表面和孔径分布126-128
5.2.4.6 催化剂CuKLa5的透射电镜128
5.2.4.7 催化剂CuKLa5 的ICP 测试128-129
5.2.4.8 小结129
参考文献129-131
作者简历131-132
致谢132-133
中文摘要133-137
英文摘要137-140

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