本文關(guān)鍵詞：低溫下鐵和氧化鐵催化劑催化尾氯脫氫性能的研究

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【摘要】：氯堿工業(yè)在我國(guó)工業(yè)中占據(jù)著十分關(guān)鍵的位置,同時(shí),我國(guó)氯堿產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界前列,傳統(tǒng)電解生產(chǎn)方法生成的尾氯成分復(fù)雜,因含有氫氣,使尾氯的后續(xù)處理和應(yīng)用存在安全風(fēng)險(xiǎn),氫氣的濃度超出4%時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸,所以安全脫除尾氯中的氫氣成為氯堿行業(yè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題。本次研究按照工業(yè)上尾氯含量組成即Cl_2(65%~80%),O_2(8%~10%),H_2(1.5%~4%)和少量N_2,進(jìn)行配制反應(yīng)氣,選用固定床反應(yīng)裝置進(jìn)行反應(yīng),采用廉價(jià)物質(zhì)鐵和氧化鐵作為催化劑,在脫氫實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)催化氫氣與混合氣中其它兩種氣體氯氣和氧氣反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)安全除氫的目的。由于鐵和氧化鐵性質(zhì)活潑,在反應(yīng)體系容易發(fā)生氯化,所以本實(shí)驗(yàn)在探究脫氫反應(yīng)性能的同時(shí)也探索了氯化鐵的生成量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠得到以下結(jié)論:一、作為催化尾氯脫氫催化劑,鐵粉和80-100目鐵催化劑具有較好的催化性能,兩者在尾氯脫氫性能上具有相似的催化特點(diǎn):催化脫氫反應(yīng)時(shí),催化效果起始較好,110℃下反應(yīng)時(shí),氫氣轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%,但氫氣轉(zhuǎn)化率下降較快,反應(yīng)240 min后,氫氣轉(zhuǎn)化率變?yōu)?7%,在較低溫度下氫氯反應(yīng)選擇性高,較高溫下氫氧反應(yīng)選擇性高。二、分子篩、活性炭、吸水樹(shù)脂三種物質(zhì)以鐵為基準(zhǔn)分別按照一定的百分比與鐵機(jī)械混合進(jìn)行催化尾氯脫氫,結(jié)果表明,與鐵粉機(jī)械混合時(shí),分子篩在50%時(shí)催化效果最好,達(dá)到74.61%,活性炭100%時(shí)達(dá)到最佳值90.61%,吸水樹(shù)脂100%時(shí)達(dá)到85.38%。與80-100目鐵機(jī)械混合時(shí),分子篩50%時(shí)氫氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到84.02%,活性炭100%時(shí)達(dá)到85.63%,吸水樹(shù)脂150%時(shí)達(dá)到82.35%。從整體上看,與鐵粉機(jī)械混合后催化活性為:活性炭吸水樹(shù)脂分子篩,與80-100目鐵機(jī)械混合后,三種物質(zhì)含量低于100%時(shí),與分子篩混合催化活性好,含量高于100%,與活性炭混合效果最佳。三、氧化鐵分別從非負(fù)載和負(fù)載型兩方面進(jìn)行探究,結(jié)果顯示,Fe_2O_3/Al_2O_3催化劑催化效果優(yōu)于Fe_2O_3催化劑,穩(wěn)定性也要高于非負(fù)載氧化鐵。在選擇性方面都呈現(xiàn)出氫氯反應(yīng)選擇性高于氫氧反應(yīng)選擇性。Fe_2O_3催化劑催化尾氯脫氫時(shí)70℃時(shí)氫氣轉(zhuǎn)化率為75.56%,Fe_2O_3/Al_2O_3催化劑催化脫氫反應(yīng)時(shí)最佳反應(yīng)條件為:負(fù)載量3%,焙燒溫度500℃,反應(yīng)溫度70℃,此時(shí)氫氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到84.11%。根據(jù)XRD、XPS、SEM、N2吸附脫附表征顯示,氧化鐵在載體表面分散性好,載體基本穩(wěn)定未發(fā)生改變,反應(yīng)后催化劑表面變粗糙。四、鐵催化劑催化脫氫反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生氯化生成氯化鐵和氯化亞鐵,鐵粉反應(yīng)240 min后,氯化鐵生成量為35%-45%,氯化亞鐵為8%-10%,80-100目鐵反應(yīng)后,氯化鐵生成量為23%-32%,氯化亞鐵為7%-10%。氧化鐵在參與催化尾氯脫氫后只氯化為少量氯化鐵,大約11%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ114;O643.36

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本文編號(hào)：1284369