乙烷氧氯化制氯乙烯催化剂研究

论文摘要

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-Al2O3为载体，CuCl2为主催化剂，KCl和LaCl3·xH2O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-Al2O3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C2H6：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。

论文目录

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