乙烷氧氯化制氯乙烯催化剂研究

【摘要】： 氯乙烯(VCM)是十分重要的基本化工原料，主要用于生产聚氯乙烯(PVC)。用乙烷为原料通过氧氯化法生产氯乙烯，为乙烷综合利用开辟了广阔的途径，可降低氯乙烯的生产成本。传统的乙烯法生产氯乙烯工艺要经过两步：首先乙烯氯化合成二氯乙烷；二氯乙烷再经裂解制得氯乙烯。而乙烷氧氯化一步合成氯乙烯，不但降低了原料成本，而且缩短了工艺路线，降低了生产能耗，具有巨大的经济效益及推广前景。 本文研究了以乙烷为原料，经氧氯化催化合成氯乙烯的新工艺。以γ-Al_2O_3为载体，CuCl_2为主催化剂，KCl和LaCl_3·xH_2O为助催化剂，通过浸渍法制备了乙烷氧氯化制氯乙烯催化剂。考察了铜、钾、镧等金属含量对催化剂活性的影响，确定了催化剂的配方，并对催化剂进行了表征。通过研究反应温度、空气流速、HCl流速以及接触时间等工艺参数对催化性能的影响，优化了工艺条件，考察了含镧系列催化剂的寿命。实验结果表明：以γ-Al_2O_3为载体，含铜5％、钾6％、镧5％的催化剂在反应温度450～500℃，接触时间2～4s，原料气流速比C_2H_6：HCl：Air=1：3：5条件下，乙烷的转化率超过95％，氯乙烯的收率达到25％以上，活性可以稳定100小时。 【关键词】：乙烷 氧氯化 氯乙烯 催化剂
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TQ222.423
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 创新点摘要7-10
• 前言10-11
• 第一章 文献综述11-14
• 1.1 氯乙烯生产现状11-12
• 1.1.1 电石乙烷法11
• 1.1.2 二氯乙烷法11
• 1.1.3 乙烯氧氯化法11-12
• 1.1.4 平衡氧氯化法12
• 1.2 乙烷氧氯化法制氯乙烯新工艺12-14
• 第二章 实验部分14-18
• 2.1 所用的化学试剂及仪器设备14
• 2.1.1 实验中所用化学试剂14
• 2.1.2 实验中所用气体14
• 2.1.3 仪器设备14
• 2.2 催化剂的制备方法14-15
• 2.3 催化剂的表征15
• 2.3.1 催化剂体相结构分析(XRD)15
• 2.3.2 催化剂表面积碳量热重分析(DTA-TG)15
• 2.3.3 比表面积测定(BET)15
• 2.3.4 透射电子显微镜测试(Transmission electron microscopy)(TEM)15
• 2.3.5 光电子能谱(XPS)15
• 2.4 催化剂活性评价15-18
• 2.4.1 反应评价装置15-16
• 2.4.2 反应条件16-17
• 2.4.3 分析条件17-18
• 第三章 催化剂性能评价结果与讨论18-34
• 3.1 催化剂组成对催化剂性能的影响18-23
• 3.1.1 Cu含量对催化剂性能的影响18-19
• 3.1.2 K含量对催化性能的影响19-21
• 3.1.3 La含量对催化性能的影响21-23
• 3.2 实验条件对催化剂性能的影响23-26
• 3.2.1 反应温度对催化性能的影响23-25
• 3.2.2 空气流速对催化性能的影响25
• 3.2.3 HCl流速对催化剂性能的影响25-26
• 3.2.4 接触时间对催化剂性能的影响26
• 3.3 催化剂寿命考察结果与讨论26-33
• 3.3.1 含La0.74%的催化剂的寿命考察26-28
• 3.3.2 含La系列催化剂的寿命考察28-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 催化剂的表征34-52
• 4.1 催化剂化学分析结果与讨论34-35
• 4.1.1 Cu含量的测定34-35
• 4.1.2 HCl气体的物料的平衡35
• 4.2 催化剂的XRD表征35-41
• 4.2.1 含La0.74%催化剂的XRD表征35-36
• 4.2.2 不同La含量催化剂的XRD表征36-39
• 4.2.3 不同反应时间催化剂的XRD表征39-41
• 4.3 比表面和孔容的变化41
• 4.4 热分析结果对比41-45
• 4.5 ICP表征结果与讨论45
• 4.6 扫描电镜表征结果与讨论45-46
• 4.7 XPS表征结果与讨论46-50
• 4.8 本章小结50-52
• 结论52-53
• 参考文献53-55
• 致谢55-56
• 详细摘要56-58

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