利用工业乙腈制备色谱级乙腈的研究

论文摘要

色谱纯乙腈被广泛用作紫外分光光谱和高效液相色谱等分析手段的溶剂和有机改性剂,而色谱纯乙腈通常由工业乙腈纯化而获得。目前主要采用高锰酸钾预处理后再精馏的方法制备色谱级纯乙腈,存在着废渣难以处理、产率较低的问题。因此探索绿色、清洁的新工艺方法用于工业乙腈制备生产色谱级纯乙腈,具有很好的市场开发潜力和实际应用价值。本文选用氧化性强、常温下可自行分解无残留的臭氧作为氧化预处理剂,提出连续氧化与吸附、精馏相结合的乙腈纯化工艺,主要考察臭氧氧化后单独吸附或者精馏吸附复合纯化对精制效果的影响、吸附剂的再生条件以及改性规律的探索。研究结果如下：1.氧化过程是乙腈纯化工艺的重要控制步骤,不同的氧化条件对工业级乙腈的纯化效果不同。通过对氧化过程进行深入研究发现,在连续氧化工艺中气体流量为250ml/min、乙腈进料量为10ml/min,臭氧的浓度为56.2g/m3时氧化效果最为理想,并且使用活性炭对臭氧进行非匀相催化,能够明显提高臭氧的有效利用率。2.在吸附过程中不同吸附剂起到的作用不尽相同,考察了不同吸附剂组合对工业乙腈的纯化效果,发现3A分子筛、活性炭、13X分子筛和活性氧化铝的组合对杂质的吸附效果最好,其中活性氧化铝在整个吸附除杂过程中起到关键作用,在其它操作条件确定的条件下,生产能力与活性氧化铝的装填量存在线性关系,其方程为P=0.534m-2.67。3.利用氮气吹扫-加热工艺对饱和13X分子筛和活性氧化铝进行再生处理。通过多批次实验发现,在400ml/min的氮气流量下,350℃的温度条件下对13X分子筛加热1h,对活性氧化铝加热2h,能够使两种吸附剂得到完全再生。在吸附剂改性过程中发现,13X分子筛经0.5mol/L的Mg（NO3）2改性,其处理能力比未负载的吸附剂提高12.46%；4.在选择纯化工艺路线研究中发现,工业乙腈通过氧化-吸附纯化,得到的产品纯度受原料乙腈浓度影响较大,而在吸附操作前添加精馏预纯化后,能够将吸附剂处理能力提高156%；最后使用氧化-精馏-吸附-精馏的工艺路线精制乙腈,发现产品完全能够满足色谱级乙腈的要求,且产品质量较为稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 乙腈的简介及其资源概况
• 1.1.1 乙腈的物理化学性质
• 1.1.2 国内外乙腈资源概况
• 1.2 乙腈的主要用途
• 1.2.1 作为石油化工生产中的抽提剂
• 1.2.2 作为医药或农药生产中的有机溶剂或原料
• 1.2.3 作为高效液相色谱的溶剂
• 1.3 工业乙腈生产工艺概述
• 1.3.1 去除粗乙腈中杂质的原理和方法
• 1.3.2 粗乙腈精制工艺的发展
• 1.4 乙腈产品的表征及性能测定
• 1.5 国内外纯化乙腈的方法
• 1.5.1 碱浸煮预处理-纯化法
• 1.5.2 氧化预处理-纯化法
• 1.5.3 选择性聚合预处理-纯化法
• 1.5.4 复合预处理-纯化法
• 1.6 固定床吸附分离技术
• 1.6.1 吸附分离的历史和现状
• 1.6.2 工业上常用于分离的吸附剂
• 1.6.3 吸附的透过曲线
• 1.7 臭氧的氧化能力和氧化机理
• 1.7.1 臭氧技术的发展史
• 1.7.2 臭氧的基本性质
• 1.8 本论文的目标和研究思路
• 2 氧化-吸附法乙腈纯化工艺的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验设备及原料
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 不同进氧量对纯化效果的影响
• 2.3.2 非匀相氧化对纯化效果的影响
• 2.3.3 不同吸附剂组合对纯化效果的影响
• 2.3.4 不同活性氧化铝用量对纯化效果的影响
• 2.3.5 不同浓度原料对纯化效果的影响
• 2.4 分析手段
• 2.4.1 腈产品的表征
• 2.4.2 氧化和吸附过程评价指标
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 氧化进氧量对吸附效果的影响
• 2.5.2 非匀相催化氧化对吸附效果的影响
• 2.5.3 不同吸附剂组合对乙腈的纯化效果
• 2.5.4 不同活性氧化铝用量下的透过曲线对比
• 2.5.5 不同批次原料氧化-吸附效果对比
• 2.6 本章小结
• 3 吸附剂的再生和改性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验所用试剂
• 3.2.2 吸附剂的再生流程与装置
• 3.2.3 改性13X分子筛的制备
• 3.2.4 改性13X分子筛静态吸附实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 13X分子筛的脱附再生
• 3.3.2 活性氧化铝的脱附再生
• 3.3.3 分子筛改性对纯化效果的影响
• 3.4 本章小结
• 4 精馏在乙腈纯化工艺中的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 氧化后精馏操作过程
• 4.2.2 吸附后精馏操作过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 工业乙腈氧化-精馏的纯化效果
• 4.3.2 工业乙腈氧化-精馏-吸附的纯化效果
• 4.3.3 工业乙腈氧化-精馏-吸附-精馏的纯化效果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢