铝基催化剂气相催化1,1,1,3,3-五氟丙烷脱HF反应合成1,3,3,3-四氟丙烯性能研究
发布时间：2020-05-05 10:38
【摘要】：氢氟烷烃(HFCs),如1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)曾被广泛应用于制冷剂、溶剂和抛光剂等领域,但因其全球变暖潜值(GWP)高,寿命期气候性能值较长,已无法应对目前全球变暖和其他环境问题的挑战。氢氟烯烃(HFOs),如1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)作为新一代环境友好型HFCs的替代品,具有毒性小、制冷量大、高能效、与其他材料相容性好、不易燃安全等优良的性能参数。因此,利用HFCs来生产价值高且对环境有益的HFOs十分重要。以1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)为原料通过催化脱HF反应制备HFO-1234 ze具有很好的工业应用前景,具有产率高、反应过程简单和易于连续化生产等优点,是目前合成HFO-1234ze的理想路线。其中铝基催化剂作为脱氟反应的主体催化剂之一,具有活性高,环境污染小等优点,但催化剂反应容易失活。因此,本论文以HFC-245fa为原料,通过制备并筛选催化性能高、稳定性好的铝基催化剂,气相脱氟化氢合成HFO-1234ze。考察了助剂的负载量、载体的制备方法以及预处理温度和气氛等对脱氟化氢反应活性和稳定性的影响,并采取多种表征手段,对催化剂的物相组成、比表面积和失活原因等方面进行了研究。论文具体内容如下:1.本实验探究了 AlF3催化剂气相裂解HFC-245fa生成HFO-1234ze的催化性能。实验结果表明:适当提高反应温度、降低预处理温度和在氮气气氛下处理得到的载体AlF3更有利于脱氟化氢反应的进行。进一步采用浸渍法制备不同负载量的Rh/AlF3催化剂,发现Rh的添加可以提高催化剂裂解HFC-245fa的反应性能。这与添加Rh后,催化剂表面酸量增强有关,Lewis酸中心有利于反应的进行。对比300℃条件下催化剂反应24 h的稳定性发现,添加Rh可以削弱反应过程中的积碳现象,提高催化剂的使用寿命。2.以异丙醇铝为铝源,乙二醇为溶剂,通过溶胶凝胶法制备了高比表面积的氟化铝C-AlF3,并将此催化剂用于气相裂解HFC-245fa,进一步生成HFO-1234ze的反应中进行研究,同时与商业化AlF3的催化活性进行比较。考察了 C-AlF3催化剂的焙烧温度对反应的影响并重点比较了两种催化剂反应100h的稳定性情况。结果发现,不同焙烧温度C-AlF3催化剂的催化活性随着焙烧温度增加而降低,这与催化剂比表面积减小和高温水解有关。对比催化剂的稳定性,AlF3催化剂的反应转化率随着反应进行急剧下降,从最初的79.6%下降到47.8%,表明催化剂存在明显的失活现象。然而,通过溶胶凝胶法改性后的C-AlF3催化剂能保持90 h内不失活。表明此法制备的氟化铝催化剂具有良好的反应稳定性,这归因于催化剂的高比表面积和高活性的β相结构。
【图文】：
图２．１催化反应装置图逡逑Ｆｉｕｒｅ邋２．１邋Ｄｅｖｉｃｅ邋ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｃａｔａｌｔｉｃ邋ｒｅａｃｔｉｏｎｓ逡逑
８０邋°Ｃ下烘干过夜，得到的黄色粉末于Ｎ２气氛下５００邋°Ｃ进行焙烧，逡逑升温速率为１０邋－Ｏｍｉｉｒ１。焙烧后的催化剂标记为ｘ邋Ｒｈ／Ａ１Ｆ３邋（ｘ取１％、３％、５％），逡逑ｘ表示负载Ｒｈ的质量分数，具体方法如图３．１所示。逡逑逦逦逦Ｒｌｌ（Ｎ0３）３邋济液逡逑浸渍邋４ｈ逦９０°Ｃ邋炒干邋５００°Ｃ邋焙烧逡逑：逦枈；＾您５５＾~柪溴五五义希危插澹ǎ常埃恚蹋恚椋铄澹板义希兀遥瑁粒妫妫冲义希粒桑疲常常龋玻板义鲜疽馔迹常苯辗ㄖ票福遥瑁粒欤疲炒呋铃义希樱悖瑁澹恚邋澹常卞澹桑恚穑颍澹纾睿幔簦椋铮铄澹恚澹簦瑁铮溴澹妫铮蝈澹螅睿簦瑁澹螅椋箦澹铮驽澹澹遥桑保粒桑疲冲澹悖幔簦幔欤螅簦箦义希常玻泊呋恋谋碚麇义喜捎茫兀遥摹ⅲ樱牛停牛模亍ⅲ兀校印ⅲ龋玻裕校业缺碚鞣椒ǘ源呋两斜碚鳎晗稿义鲜凳┓绞讲握毡疚模玻巢糠帧ｅ义希常玻炒呋恋幕钚云兰坼义洗呋恋幕钚云兰凼窃谧灾频姆从ψ爸蒙辖校ㄍ迹玻保Ｊ紫冉呋裂瑰义掀尚停帕Ｑ∮茫矗埃叮澳浚缓笤诓恍飧址从ζ鳎ǎ欤悖恚椋洌常埃悖恚┲凶叭耄埃靛义希恚瘫荷蘸蟮拇呋粒从旌掀铄澹ǎ危玻╁澹铄澹ǎ龋疲茫玻矗担妫幔╁澹剑常矗芰髁浚保矗恚体义希浚恚瑁颍保寤账伲保叮福板澹瑁薄７从钕春退春笕⊙⑼ü嗌滓牵ǖ航蝈义希牵茫玻埃保埃┙性谙叻治觯露缺浠馐允保扛霾馐晕露任榷ò胄∈焙笕⊙ｅ义希常呈笛榻峁胩致坼义希常常痹靥灞荷瘴露鹊挠跋戾义希常常詹煌荷瘴露龋粒保疲车模兀遥谋碚麇义贤迹常彩遣煌荷瘴露龋粒保疲炒呋恋模兀遥钠淄
本文编号：2649996
【图文】：
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