詳述CFC-12及其加水后的高溫裂解

首先，來研究一下純CFC-12在高溫下的裂解行為。圖2-1是1mol CFC-12在101325Pa , 300~2500K范圍內(nèi)的平衡組分組成變化情況。

由圖2-1可以看出，CFC-12的裂解產(chǎn)物對溫度非常敏感。室溫下，熱力學(xué)穩(wěn)定產(chǎn)物主要是CF4, CCl4;在1000K時，平衡組成中以Cl2、CF4、CCl4、C(s)為主，從1200K開始，Cl2逐漸裂解為原子態(tài)氯，或稱之為氯原子自由基，約1950K以后，其量超過Cl2，成為體系中含最最大的組分;從1700K開始，逐漸有二氟卡賓CF2產(chǎn)生。主要產(chǎn)物大致以1400K為界，此前平衡產(chǎn)物以Cl2、 CF4、CCl4、 C (s)為主，溫度升高，CI2的量增加很快。而CF4、 CCl4的量減少，以CCl4的員下降顯著:在1400K以上，平衡產(chǎn)物以Cl2、Cl、C(s),CF4、CF2為主，溫度升高，Cl2的星下降顯著，Cl的量增加很快，在高溫區(qū)CF2的童隨溫度升高有顯著增多，而CF4的量減少。低濃度組分分布提示:低濃度平衡產(chǎn)物仍以氟利昂類物質(zhì)為主，整個考察溫度范圍內(nèi),CCIF3的址均明顯高于CCl2F2的量，兩者相差約一個數(shù)量級，說明CClF3(CFC-13)的穩(wěn)定性高于CFC-12。 CFC-11(CCl3F )穩(wěn)定性在300~850K范圍內(nèi)介于CFC-12和CFC-13之間，溫度高于850K后，其穩(wěn)定性下降，2500K時，其摩爾分?jǐn)?shù)僅為10一‘級。其他低濃度成分還有C2Cl2、 C2Cl4、 CF3、 CIF、 F、 CF等，自由基類物質(zhì)的量均隨溫度升高而增加，

與此不同的是C2Cl6、 C2Cl4,等物質(zhì)有一個分布最大值。在平衡產(chǎn)物中沒有見到CCIF2，這說明CFC-12在脫了一個氯原子后，另一個氯也極易脫除，2500K以下CClF2幾乎沒有穩(wěn)定存在的可能性。在此，可以得到這樣的結(jié)論:CFC-12的熱力學(xué)穩(wěn)定性并不高，在一定條件下可以發(fā)生裂解。CFC-12中，C-Cl鍵比較脆弱，C-F鍵比較牢固，其裂解首先從脫氯開始，溫度對裂解后平衡產(chǎn)物的分布影響很大。平衡產(chǎn)物中氯元素的分布特征是1400K以下以Cl2為主，Cl量很小，1950K以上以Cl為主。F元素的分布以CF4為主，1900K后，CF2的量也占有比較明顯的優(yōu)勢，2500K時，CF4、CF2同時成為F的主要存在形式。