Разработка каталитических методов утилизации хлоруглеводородов и их смесей

• Автор: Мишаков, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 180 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Некаталнтические методы

1.1.1. Сжигание.

1.1.2. Термический пиролиз.

1.1.3. Деструкция хлорорганических соединений на оксидах.

1.2. Каталитические методы

1.2.1. Окисление

1.2.1.1. Окисление алифатических хлоруглеводородов .

1.2.1.1. Окисление ароматических хлоруглеводородов

1.2.2. Гидродехлорирование.

1.2.2.1. Жидкофазное гидродехлорирование.
1.2.2.2. Газофазное гидродехлорирование на катализаторах, содержащих благородные металлы.
1.2.2.3. Газофазное гидродехлорирование на катализаторах, содержащих металлы подгруппы железа
1.2.3. Каталитическое разложение фреонов
1.3. Дезактивация катализаторов дехлорирования.
Выводы и постановка задачи.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Приготовление катализаторов.
2.1.1. Катализаторы на основе металлов подгруппы железа
2.1.2. Образцы СРМйО, АРМ0 и нанесенный МСУС.
2.2. Методика эксперимента.
2.2.1. Конструкция реактора с весами МакБена
2.2.2. Эксперименты на катализаторах, содержащих , Со, Ге.
2.2.3. Эксперименты на демонстрационной установке.
2.2.4. Эксперименты на и
2.3. Методы анализа.
ГЛАВА 3. РАЗЛОЖЕНИЕ ХЛОРУГЛЕВОДОРОДОВ
НА МЕТАЛЛАХ ПОДГРУППЫ ЖЕЛЕЗА
3.1. Термодинамические оценки устойчивости i, Со и
к воздействию НС.
3.2. Изучение активности и селективности катализаторов в реакции разложения хлоруглеводородов по механизму карбидного цикла
3.2.1. Вклад термических процессов
3.2.2. Селективность алюмоникелевого катализатора в разложении 1,2дихлорэтана. Выбор оптимального способа приготовления катализатора .
3.3. Причины дезактивации катализаторов.
.1. Отложение углерода
3.3.2. Хлорирование металла.
3.3.3. Исследование термической стабильности i.
3.3.4. Дезактивация катализаторов СоА и 3.
3.4. Два маршрута разложения 1,2ДХЭ на iI
3.4.1. Пути повышения стабильности работы
катализаторов. Эксперименты с добавлением водорода
3.4.2. Селективность катализатора iI3 в разложении 1,2дихлорэтана в избытке Н
3.5. Гндродехлорированне хлоруглеводородов на катализаторах i3, iАЬОз и .
3.5.1. Гидродехлорирование 1,2дихлорэтана
3.5.2, Гидродехлорирование хлорбензола
3.5.3.0 замене водорода на природный газ
3.6. Исследование взаимосвязи механизмов карбидного цикла
н гидродехлорирования.
3.7. Эксперименты на демонстрационной установке.
3.7.1. Два режима переработки хлоруглеводородов
3.7.2. Разложение 1,2дихлорэтана в режиме карбидного цикла
3.7.3. Разложение 1,2дихлорэтана в режиме гндродехлорнрования
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ УГЛЕРОДА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ИЗ ХЛОРУГЛЕВОДОРОДОВ НА 1 и СоСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ
4.1. Нитевидный углерод на i
4.2. Нитевидный углерод на СоАОз
4.3. Углерод, полученный из смеси хлоруглеводородов.
4.4. Адсорбция водорода.
ГЛАВА 5. ДЕГИДРОГАЛОГЕНИРОВАНИЕ ГАЛОГЕНБУТАНОВ НА УЛЬТРАДИСПЕРСНОМ и I
5.1. Термодинамическая оценка
5.2. Дегидрохлорированис I на .
5.2.1. Разложение 1хлорбутана.
5.2.2. Текстурные исследования
5.2.3. Исследование механизма и селективности реакции дегидрохлорирования 1хлорбутана на 2.П
5.2.4. Дегидрохлорированне изомеров хлорбутана на I2.
5.3. Дегидробромирование С4Н9ВГ на .
5.4. Дегндронодирование С4Н на и
5.4.1. Исследование кинетики реакции дегидроиодирования.
5.4.2. Исследование методом РФЭС
5.4.3. Изучение активности и селективности н
в реакции дегцдроиодирования
5.5. Дегидро алогенирование галогенбутанов на I2.
ВЫВОДЫ.
Приложение.
ЛИТЕРАТУРА


Причины по которым модифицированные АРоксиды проявляют столь высокую активность в деструктивной сорбции СС. США. Исследовано влияние промотирующих добавок 3 и V5 на активность и АР в реакциях деструкции хлоруглеводородов. Сообщается что процесс разложения ССЦ значительно ускоряется в присутствии 1 масс. Ре2Оз или V5 на поверхности оксида . Таким образом оксид железа как бы перекачивает ионы О2 к СС, одновременно с этим передавая ионы СГ оксиду магния. Для V5 установлены сходные закономерности за исключением того, что в этом случае на поверхности зафиксированы два интермедиата V и V. Исследована адсорбция молекулярного хлора па образцах и
АР при комнатной температуре и установлено, что оксиды адсорбируют от 4 образец до масс. С. Авторами было показано, что адсорбированный на поверхности оксида хлор является крайне активным в реакции хлорирования углеводородов . СН3СНСН3СНСН3СНз су СНзСС1СНзСНСНзСНз Взаимодействие комплекса 2 с метаном при комнатной температуре приводит к широкому спектру Срхлоруглеводородов ОТ СН3С1 ДО СС4. Распределение продуктов можно регулировать, изменяя время контакта углеводорода с катализатором. Таким образом, используя наиодисперснын , можно не только перерабатывать ненужные хлоруглеводороды, но и, синтезировать требуемые. С этой точки зрения открывается переспектива
применения нанодиспсрсных оксидов в процессах селективног о хлорирования в тонком органическом синтезе. Проведя анализ публикаций, относящихся к исследованию адсорбционных и каталитических свойств ультрадисперсных оксидов щелочноземельных металлов, можно сделать следующие выводы. Бесспорно, что оксиды и СаО, полученные по аэрогельной технологии, обладают в своем роде уникальными химическими свойствами поверхности благодаря высокой концентрации координационноненасыщенных ионов металла и кислорода, выходящих на поверхность наночастиц. Однако в подавляющем большинстве исследований, проведенных в работах 6, ультрадисперсиые оксиды выступали не в качестве катализаторов, а в качестве реагентов для обычных химических реакций, в процессе которых оксиды необратимо переходили, к примеру, в хлориды или карбонаты. Именно эта проблема встает на пути внедрения нанодисперсных оксидов и СаО в промышленность в качестве адсорбентов для различных процессов очистки сырья, воздуха, утилизации отходов и т. В связи с этим в нашей работе была поставлена цель разработать новый каталитический способ дехлорирования хлоруглеводородов с применением АР. В качестве модельного хлорпроизводного было решено использовать монохлорзамещегшый углеводород например, хлорбутан, т. В то же время наличие мягких апротонных центров на поверхности могло бы способствовать селективному отщеплению хлороводорода от молекулы моиохлорзамещенного алкана. В литературе наиболее широкий круг работ посвящен каталитическим методам переработки хлорорганических соединений. Применение катализаторов позволяет значительно уменьшить риск образования вредных побочных веществ, увеличить конверсию, снизип температуру процесса и в некоторых случаях получить на выходе полезный продукт. Анализируя литературные данные последних лет, можно прийти к вывод, что каталитическое окисление как один из методов уничтожения хлорорганики приобретает все большую популярность среди исследователей. В этом разделе речь пойдет о катализаторах глубокого окисления, поскольку именно в процессе полною окисления хлоруглеводородов в НС1, С и Н минимизируется вероятность образования побочных высокотоксичных продуктов. Работы , посвящены исследованию процесса глубокого окисления алифатических хлоруглеводородов в присутствии нанесенных хлоридов меди, кобальта и палладия. Сообщается о высокой активности катализатора 2i в окислении СН2СЬ, ССЦ и 1,2дихлорэтана 1,2ДХЭ при С на воздухе . Кинетические исследования показали, что реакция имеет первый порядок по СН2С и нулевой по разрыв СНсвязи Еа ккалмоль был определен как скорость лимитирующая стадия реакции. Катал изотор i, промотированньгй СиС и СоС, изучен в реакции жидкофазного окисления СС .