五氟碘乙烷催化合成新工艺研究

摘要

本文研究了以五氟乙烷、碘、氧气为原料气固相催化合成五氟碘乙烷的工艺，以及粗碘的提纯。 在分析反应特征的基础上，设计并构建了包括原料及催化剂准备、高温催化合成、未反应碘的回收、在线监控等单元组成的五氟碘乙烷催化反应系统；配以GC-MS、BET、XRD、ICP等手段，形成了五氟碘乙烷催化合成的实验平台。 系统研究了催化剂的活性组分及配比、负载量、载体，内、外扩散，反应工艺条件（温度、空速、投料比）对合成五氟碘乙烷反应的催化活性影响。结果表明：碱金属盐作为活性成分的催化剂活性较高，特别是以KF/RbNO3=1：2（负载量20％，质量分数）复配的催化剂催化活性较好。以活性炭、氧化铝、氟化铝为载体的催化剂对此反应都有活性，其中高比表面的木质活性炭更为适宜。在消除内外扩散影响后，得到反应的适宜温度为550～600℃，适宜空速范围：75h-1-130h-1，适宜投料比范围：n（C2F5H：I2）=1.25～1.75。 在优化的反应条件下，系统研究了催化剂稳定性，五氟乙烷的转化率最高达到60％，五氟碘乙烷的得率维持在20％以上。对反应前后的催化剂进行了BET、XRD、ICP表征，结果表明：载体AC的比表面积的下降和活性组分的流失是造成催化剂活性降低的原因。 采用熔融法、升华法两种方法对粗碘的提纯进行了研究。在比较两种方案的优劣后，选择升华法进行放大试验研究，结果表明：碘的纯度≥99％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1研究背景

1.1.1有机氟行业的现状及发展趋势

1.1.2全氟烷基碘化物的应用

1.1.3全氟烷基碘化物的制备

1.1.4五氟碘乙烷的物理化学性质

1.1.5五氟碘乙烷的应用

1.2五氟碘乙烷合成的研究现状

1.2.1以四氟乙烯为基本原料合成五氟碘乙烷

1.2.2以1，2-二碘四氟乙烷为基本原料合成五氟碘乙烷

1.2.3气相合成五氟碘乙烷

1.3本文的研究目的与内容

2五氟碘乙烷合成的工艺路线设计

2.1合成路线的确定

2.2工艺线的设计和建立

2.2.1工艺线的整体设计

2.2.2工艺线的各工序的完善

2.2.3反应器及反应条件的控制

2.3.4催化剂的制备与填充

2.2.5产物后处理

2.2.6反应过程监控

2.2.7过程安全与环保

2.3本章小结

3五氟碘乙烷的催化合成

3.1实验方案

3.2实验药品与主要设备、仪器

3.2.1设备和仪器

3.2.2药品及规格

3.2.3催化反应装置

3.3实验步骤与过程

3.3.1催化剂的制备

3.3.2催化剂的焙烧活化

3.3.3催化剂的诱导反应

3.3.4催化反应

3.4催化剂表征

3.4.1比表面积分析(BET)

3.4.2 X-射线衍射分析(XRD)

3.4.3电感耦合等离子体原子发射光谱仪(Vista MPX)

3.5产物分析及计算方法

3.5.1定性分析条件

3.5.2定性分析结果

3.5.3定量计算方法

3.6本章小结

4负载型催化剂的催化性能研究

4.1催化剂的筛选

4.1.1活性组分的考察

4.1.2 KF／RbNO3负载量对催化活性的影响

4.1.3载体的选择

4.2反应条件对催化活性的影响

4.2.1外扩散影响的考察与消除

4.2.2内扩散影响的考察与消除

4.2.3反应温度对催化活性的影响

4.2.4原料配比对催化活性的影响

4.2.5空速对催化活性的影响

4.3催化剂的稳定性考察

4.4催化剂的BET、XRD和ICP分析

4.5本章小结

5粗碘的回收提纯

5.1粗碘回收的研究意义

5.1.1碘的物理化学性质

5.1.2碘的精制方法

5.2实验方案

5.3实验

5.3.1化学原料与试剂

5.3.2实验装置

5.3.3分析测试

5.4结果与讨论

5.4.1粗碘的分析测试

5.4.2熔融法回收粗碘

5.4.3升华法回收粗碘

5.4.4升华法放大试验

5.5本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录