1-氯-1，1-二氟乙烷裂解制备偏氟乙烯研究

【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。 【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
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ222.423
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 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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