苯乙烯和混合碳三碳四烯烃的聚合与阻聚研究及异丁烷脱氢催化剂研究

论文摘要

本文研究了工业常用烯烃聚合体系的11种阻聚剂有效成分和结构,经红外光谱（FT-IR）、核磁共振（1HNMR和13CNMR）、气质联用等方法测定了阻聚剂样品的结构信息,确定了4种单组分阻聚剂的分子结构,同时也对其它7种复配型阻聚剂的有效成分和有效官能团进行了理论分析和初步推断,提出了具硝基（-NO2）、羟基（主要是酚羟基Ph-OH）、氨基（-NH2）、芳香结构（苯环或萘环）等几种官能团结构阻聚剂的阻聚作用机理,并指出活泼氢（包括醇羟基、酚羟基、氨基等）、硝基、芳香结构等是阻聚剂发挥作用的主要有效官能团。选择苯乙烯和混合碳三碳四两种烯烃为聚合体系,采用自行设计的聚合反应器和模拟评价方法,对11种工业过程所用的阻聚剂进行了阻聚性能评价,根据上述两个不同体系的评价结果,分别给出了不同阻聚剂的阻聚效果排序,发现阻聚剂的阻聚效果与其所含结构官能团基本一致,同时发现相同阻聚剂在苯乙烯体系中表现出的阻聚效果一般要优于混合碳三碳四体系。结合阻聚剂的性能评价以及有效成分和有效官能团研究,提出高效阻聚剂应该具有活泼氢（包括醇羟基、酚羟基、氨基等）、硝基、芳香结构（包括苯环、萘环结构等）等官能团。阻聚剂结构和性能研究发现,羟基活泼氢的活性高于氨基活泼氢；阻聚剂分子中酚羟基活泼氢数目越多,阻聚效果越好；同时含有硝基、羟基、芳香结构的硝基酚型阻聚剂的阻聚效果最显著。研究了异丁烷催化脱氢催化剂,重点研究了含ⅧB组金属氧化物的催化体系,并引入其它元素调变催化剂的性能,采用XRD、SEM等方法,表征了的晶相和形貌,采用固定床反应工艺,以工业异丁烷为原料评价了催化剂的脱氢反应性能。试验结果表明,以Fe203为载体的Fe2O3·K20催化剂具有良好的活性和选择性,异丁烷脱氢转化率达到85.8%,异丁烯选择性达到55.2%,初步确定了异丁烷脱氢转化为异丁烯的新型非贵金属催化剂研究方向。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 烯烃聚合体系的阻聚研究
• 1.1.2 异丁烷催化脱氢催化剂研究
• 1.2 烯烃聚合与阻聚
• 1.2.1 烯烃聚合及阻聚作用机理
• 1.2.2 阻聚剂及其分类
• 1.2.3 烯烃阻聚评价方法
• 参考文献
• 1.3 异丁烷脱氢制异丁烯工艺与催化剂
• 1.3.1 异丁烷利用技术现状
• 1.3.2 异丁烷催化脱氢技术
• 1.3.3 异丁烷催化脱氢催化剂及反应机理
• 1.3.4 结语
• 参考文献
• 第二章 烯烃阻聚剂结构和有效组分研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 工业阻聚剂样品及样品纯化
• 2.1.2 分析方法
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 阻聚剂有效成分和结构测定谱图解析
• 2.2.2 分析结果汇总讨论
• 2.2.3 阻聚作用机理
• 2.3 小结
• 2.3.1 工业阻聚剂有效官能团及有效组分研究
• 2.3.2 阻聚剂有效官能团结构的作用及阻聚剂的选择
• 第三章 阻聚剂性能评价
• 3.1 阻聚剂评价方法
• 3.1.1 评价方法比较
• 3.1.2 实验方案设计
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 苯乙烯体系
• 3.2.2 碳三碳四体系
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 苯乙烯体系
• 3.3.2 碳三、碳四混合体系
• 3.4 阻聚剂检测和评价方法
• 3.4.1 初步检测
• 3.4.2 样品小试评价
• 3.5 小结
• 第四章 异丁烷脱氢制异丁烯催化剂研究
• 4.1 异丁烷催化脱氢催化剂技术
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 催化剂样品的制备
• 4.2.2 催化剂评价实验
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 催化剂的性能表征
• 4.3.2 异丁烷脱氢反应结果
• 4.4 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 建议
• 附录 苯乙烯、混合碳三碳四体系聚合与阻聚研究项目评议意见
• 在学期间的研究成果
• 致谢