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1-氯-1，1-二氟乙烷裂解制备偏氟乙烯研究

作　者: 郑海峰
导　师: 尹红
学　校: 浙江大学
专　业: 应用化学
关键词: HCFC-142b 裂解 催化剂 偏氟乙烯 裂解管材质 正碳离子机理
分类号: TQ222.423
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要


偏氟乙烯是氟化工行业重要的单体之一,主要用于生产聚偏氟乙烯树脂和氟橡胶。聚偏氟乙烯树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性,除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐辐射性外,还具有压电性、介电性和热电性等特殊性能,在石油化工、电子电气和氟碳涂料领域应用广泛。氟橡胶具有出色的耐高温性、耐油性、耐溶剂性和物理机械性能,是不可缺少的基础材料。偏氟乙烯主要由1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)高温裂解制备。本文在镍制裂解管中研究了温度、原料流速对HCFC-142b裂解反应转化率和主副反应选择性的影响,结果表明转化率随温度的升高、流速的减小而增大,温度高于600℃后,偏氟乙烯选择性下降,CFCl=CH2选择性随温度升高而增加,CH3CF3选择性随温度升高而减小；流速减小容易出现结碳现象,偏氟乙烯选择性下降。较适宜的裂解温度为550-600℃,较适宜的流速为0.15-0.6L/min。本文用GC-MS方法对HCFC-142b裂解反应产物进行了分析和结构鉴定,产物主要组分为偏氟乙烯、]HCFC-142b、CFCl=CH2和CF3CH3.使用密度泛函理论方法在uB3LYP/6-31+G(d,p)水平上计算和分析了主要反应的反应路径、热力学数据和活化能,其中脱HC1反应活化能为225.49kJ/mol,脱HF反应活化能为271.15kJ/mol。本文研究了活性炭负载FeCl3、CuCl2和NiCl2对HCFC-142b裂解过程的影响,发现FeCl3和CuCl2能提高反应转化率,CuCl2还能有效提高偏氟乙烯选择性,本文推测其机理为正碳离子机理。所有负载型催化剂均存在催化剂寿命短的问题,原因可能为负载型催化剂在本体系中存在流失现象,且反应产生的微量结碳容易沉积在催化剂表面加速催化剂的失活。本文研究了裂解管材质对HCFC-142b裂解过程的影响,发现铁、铜能加速反应进行,铜的使用还能提高偏氟乙烯选择性,但铁含量的增加对选择性不利,本文推测裂解管管壁在裂解过程中能形成金属化合物,起到催化作用,作用机理也为正碳离子机理。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目次  9-11
第一章 文献综述  11-34
  1.1 前言  11-12
  1.2 偏氟乙烯的应用与制备  12-19
    1.2.1 偏氟乙烯的应用  12-17
    1.2.2 偏氟乙烯的制备  17-19
  1.3 HCFC-142b裂解制备偏氟乙烯  19-26
    1.3.1 裂解方法  19-24
    1.3.2 裂解机理  24-26
  1.4 量子化学理论基础  26-32
    1.4.1 密度泛函理论(DFT)  27
    1.4.2 基组的选择  27-30
    1.4.3 过渡态理论(TST)  30
    1.4.4 内禀反应坐标(IRC)  30-31
    1.4.5 自然键轨道理论(NBO)  31
    1.4.6 Gaussian计算软件  31-32
  1.5 本文研究内容简介  32-34
第二章 实验部分  34-38
  2.1 实验原料与设备  34-35
    2.1.1 实验原料和试剂  34
    2.1.2 主要仪器设备  34-35
  2.2 实验装置及操作步骤  35-36
  2.3 分析方法  36-37
    2.3.1 气相色谱分析  36
    2.3.2 气质联用分析  36-37
  2.4 气密性检测  37-38
第三章 HCFC-142b镍管裂解研究  38-61
  3.1 裂解产物结构分析  38-46
  3.2 相对质量校正因子的测定和计算  46-47
  3.3 温度对HCFC-142b裂解反应的影响  47-50
  3.4 HCFC-142b流速对裂解反应的影响  50-53
  3.5 量子化学计算研究  53-59
    3.5.1 反应路径分析  54-58
    3.5.2 热力学分析  58
    3.5.3 动力学分析  58-59
  3.6 本章小节  59-61
第四章 HCFC-142b催化裂解研究  61-69
  4.1 催化剂制备  61
  4.2 活性炭对HCFC-142b裂解反应影响  61-62
  4.3 活性炭负载FeCl_3对HCFC-142b裂解反应影响  62-64
  4.4 活性炭负载CuCl_2对HCFC-142b裂解反应影响  64-66
  4.5 活性炭负载NiCl_2对HCFC-142b裂解反应影响  66-67
  4.6 本章小结  67-69
第五章 裂解管材质对HCFC-142b裂解反应影响研究  69-75
  5.1 裂解管壁面元素组成的改变  69-70
  5.2 镍铬合金对HCFC-142b裂解反应的影响  70-71
  5.3 304锈钢材质对HCFC-142b裂解反应的影响  71-72
  5.4 紫铜材质对HCFC-142b裂解反应的影响  72-74
  5.5 本章小结  74-75
第六章 结论与展望  75-79
  6.1 结论  75-76
  6.2 本文研究特色  76-77
  6.3 展望  77-79
作者简历及在学期间所取得的科研成果  79-80
参考文献  80-84

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族烃卤代衍生物 > 不饱和脂烃的卤代衍生物 > 乙烯属烃卤代衍生物 > 乙烯的卤代衍生物
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