本文關(guān)鍵詞：1,2-二氯丙烷催化脫氯性能的研究

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【摘要】：本文制備了FeCl_3-AICl_3-TiCl_4/AC催化劑,將其應(yīng)用于1,2-二氯丙烷催化脫氯制丙烯的反應(yīng)中。采用固定床反應(yīng)器,考察了不同反應(yīng)工藝條件對催化劑活性的影響,通過XRD、BET和SEM等方法對催化劑進行了表征。本文還考察了1,2-二氯丙烷分別在NaOH水溶液、NaOH醇溶液中發(fā)生消除反應(yīng)制得1-氯丙烯。采用高壓釜反應(yīng)器,考察了不同反應(yīng)工藝條件對消除反應(yīng)的影響。一、1,2-二氯丙烷催化脫氯反應(yīng)本文以FeCl_3、AlCl_3、TiCl_4為活性組分,活性炭為載體,采用浸漬負載法制備了FeCl_3-AlCl_3-TiCl_4/AC催化劑,并通過XRD、SEM、BET等手段對其進行表征。從XRD和SEM譜圖中得出,活性炭負載金屬氯化物后,石墨特征衍射峰仍然明顯存在,說明金屬氯化物均勻負載在活性炭表面,并未對活性炭的石墨結(jié)構(gòu)造成破壞。BET結(jié)果表明:FeCl_3-AlCl_3-TiCl_3/AC催化劑的比表面積為1081.4m2/g,孔體積0.23cm3/g,催化劑的孔結(jié)構(gòu)以微孔為主,含有部分中孔。從NH3-TPD譜圖中可以看出該催化劑存在較多的弱酸位以及少量的中酸位。實驗考察了FeCl_3-AlCl_3-TiCl_4/AC催化劑對1,2-二氯丙烷脫氯反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)溫度處于250～300℃時,FeCl_3-AlCl_3-TiCl_4/AC催化劑主要催化1,2-二氯丙烷脫氯化氫生成1-氯丙烯。當(dāng)溫度高于350℃時,催化劑主要催化1,2-二氯丙烷脫氯氣生成丙烯。兩者的變化趨勢相反,總選擇性在91%左右。在低空速下,FeCl_3-AlCl_3-TiCl_4/AC催化劑主要催化1,2-二氯丙烷脫氯氣生成丙烯,隨著空速的增加丙烯的選擇性隨之降低。當(dāng)反應(yīng)溫度為460℃,質(zhì)量空速為0.6h-1時,FeCl_3-AlCl_3-TiCl_4/AC催化劑對1,2-二氯丙烷的催化活性最高,1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率大于99%,丙烯的選擇性為87.9%。二、1,2-二氯丙烷堿性消除反應(yīng)本文以1,2-二氯丙烷堿性消除脫氯化氫制備1-氯丙烯為探針,采用高壓釜反應(yīng)裝置,考察了不同溶劑、反應(yīng)溫度、原料摩爾比等因素對消除反應(yīng)的影響。1、以1,2-二氯丙烷為原料,將其與NaOH水溶液混合,在表面活性劑的作用下發(fā)生消除反應(yīng)制備了1-氯丙烯。最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為150℃,NaOH和1,2-二氯丙烷摩爾比為1.1：1,NaOH摩爾濃度為12mo1/L、以十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑,其用量為1,2-二氯丙烷的0.5wt%,反應(yīng)時間為2h,1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率可達94.7%,1-氯丙烯的選擇性為69%。2、以1,2-二氯丙烷為原料與NaOH乙醇溶液共熱發(fā)生消除反應(yīng)。最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為80℃,NaOH和1,2-二氯丙烷摩爾比為1.1：1,無水乙醇與1,2-二氯丙烷的質(zhì)量比為1.85：1、反應(yīng)時間為1h,1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率可達97.5%,1-氯丙烯的選擇性為57.7%。3、以1,2-二氯丙烷為原料與NaOH甲醇溶液共熱發(fā)生消除反應(yīng)。最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為90℃,NaOH和1,2-二氯丙烷摩爾比為1.4：1,無水甲醇與1,2-二氯丙烷的質(zhì)量比為1.34：1、反應(yīng)時間為0.5h,1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率可達96.2%,1-氯丙烯的選擇性為63.2%。實驗結(jié)果表明：進攻試劑的堿性越強和/或濃度越大、反應(yīng)溫度越高、溶劑的極性越小越有利于消除反應(yīng)。與醇作溶劑相比,水作為溶劑的優(yōu)點是成本較低,1-氯丙烯的選擇性相對最高。水作溶劑缺點是反應(yīng)能耗高,需添加表面活性劑,產(chǎn)生大量的氯化有機廢水造成環(huán)境污染。與水作為溶劑相比,醇作為溶劑時產(chǎn)物分離后醇溶劑可重復(fù)使用。與乙醇作為溶劑相比,甲醇作為溶劑時1-氯丙烯的選擇性較高,且甲醇的價格低于乙醇。綜合考慮,1,2-二氯丙烷在NaOH甲醇溶液中反應(yīng)效果最佳。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36

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1 孫程超;1,2-二氯丙烷催化脫氯性能的研究[D];揚州大學(xué);2016年

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