烷基丙基型醚胺的合成与工艺探索

论文摘要

醚胺类化合物（ether amine）作为一类功能性化学品,在化工、医药等多个领域中都发挥着重要的作用。近30年来,醚胺类化学物为全球化工及其他行业的发展做出了巨大的贡献。尤其是该类化合物中的聚醚胺（poly ether amine）,更是被广泛地应用于环氧材料、混凝土添加剂、有机颜料、燃料、润滑油添加剂、塑料、医用材料、复合材料、除草剂以及杀虫剂等多个领域。随着我国经济的快速增长及化工、医药、建材等工业的迅猛发展,我国对醚胺的消费需求剧增。然而,我国目前所需醚胺——特别是聚醚胺——仍大量依靠进口。本论文力求摸索出合成系列醚胺的最佳工艺,积累第一手资料,为我国工业化生产该类功能性化学品作出探索性的研究,以填补国内空白。本论文以二甘醇合成醚胺为例,主要研究了以二甘醇为原料,与丙烯腈通过氰乙基化反应生成醚腈,再经催化加氢制备醚胺的工艺路线。通过对反应的催化剂、溶剂、温度、压力、助催化剂以及催化剂的套用等因素的考察,最终确定了以脂肪醇为初始原料合成烷基丙基醚胺的最佳工艺条件,即:反应温度:100℃;反应压力:3.5～4 MPa;反应时间:100 min;催化剂的用量:醚腈质量的20%（湿重）;助催化剂NaOH的用量:醚腈质量的1%。同时,本论文探索了工业生产的可行性,为工业化生产提供了理论依据和实验数据。其次,本论文还进行了以十四醇、乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一缩二丙二醇等为主要原料合成相应醚胺的反应,对实验结果进行了相应的理论分析,对实际生产中反应原料的选择具有较大的理论指导意义。本论文的创新点在于:（1）设计并合成了多种类型的直链烷基丙基型醚胺,填补了国内相关领域的空白;（2）改进了催化加氢的工艺条件,避免了传统工艺中的高温高压等苛刻条件;（3）在醚腈的合成步骤中,采用了H2O作为反应的溶剂,不仅色泽大大改善,而且还能降低丙烯腈的自聚,使产率提高,成本下降。这同时减少了有机溶剂的使用,符合未来化工工业“绿色化”的要求;（4）提出了新的合成工艺:实验并证明了采用未经提纯的醚腈,直接经催化氢化,获得高产量高纯度的醚胺的工艺是可行的,为工业生产中简化工艺和降低成本提供了依据;（5）本论文提出的新工艺及工艺条件的优化,使醚胺类化合物的合成具有步骤简单,污染小,成本低,溶剂易回收,操作简便等优点,是适于工业化生产的工艺路线。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 醚胺的应用
• 1.2.1 环氧树脂固化剂
• 1.2.2 阳离子捕收剂
• 1.2.3 聚脲技术
• 1.2.4 曼尼希燃油添加剂
• 1.2.5 相转移催化剂
• 1.2.6 有机染料
• 1.3 醚胺的合成研究进展
• 1.3.1 单醚胺的合成进展
• 1.3.2 聚醚胺的合成进展
• 1.4 醚胺的国内外市场动态
• 1.5 本论文选题意义、内容及创新点
• 参考文献
• 第二章 醚胺的反应原理及合成工艺
• 2.1 合成路线的选择
• 2.1.1 硝基化合物的还原
• 2.1.2 酰胺的还原
• 2.1.3 脂肪腈还原法
• 2.2 反应机理
• 2.2.1 醚腈合成的反应机理及副反应
• 2.2.2 醚胺合成的反应机理及副反应
• 2.3 合成工艺及主要影响因素
• 2.3.1 醚胺的合成工艺
• 2.3.2 主要影响因素
• 参考文献
• 第三章 醚腈的制备
• 3.1 醚腈的合成实验
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验试剂及仪器
• 3.1.3 实验步骤
• 3.1.4 醚腈的精制
• 3.1.5 醚腈的检测
• 3.2 醚腈合成实验影响因素
• 3.2.1 催化剂的选择
• 3.2.2 催化剂用量的影响
• 3.2.3 反应温度的影响
• 3.2.4 反应时间的影响
• 3.2.5 反应物料比的影响
• 3.2.6 反应溶剂的影响
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 醚胺的合成
• 4.1 醚胺的合成
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 醚胺的检测方法
• 4.1.3 醚胺合成实验中的试剂和仪器
• 4.1.4 Raney镍催化剂活化实验操作
• 4.1.5 催化加氢合成醚胺
• 4.2 醚胺合成实验的影响因素
• 4.2.1 溶剂的选择
• 4.2.2 溶剂的用量
• 4.2.3 催化剂的用量
• 4.2.4 温度对催化加氢反应的影响
• 4.2.5 压力的影响
• 4.2.6 时间的影响
• 4.2.7 助催化剂
• 4.2.8 催化剂的套用及回收
• 4.2.9 原料醚腈生产工艺对收率的影响
• 4.2.10 正交实验
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 系列醚胺的合成
• 5.1 以十四醇为原料制备醚胺
• 5.1.1 合成路线
• 5.1.2 实验步骤
• 5.1.3 结果与讨论
• 5.2 以乙二醇为原料制备醚胺
• 5.2.1 合成路线
• 5.2.2 实验步骤
• 5.2.3 结果与讨论
• 5.3 以丙三醇为原料制备醚胺
• 5.3.1 合成路线
• 5.3.2 实验步骤
• 5.3.3 结果与讨论
• 5.4 以季戊四醇为原料制备醚胺
• 5.4.1 合成路线
• 5.4.2 实验步骤
• 5.4.3 结果与讨论
• 5.5 以一缩二丙二醇为原料制备醚胺
• 5.5.1 合成路线
• 5.5.2 实验步骤
• 5.5.3 结果与讨论
• 5.6 小结
• 参考文献
• 第六章 生产工艺流程设计
• 6.1 生产工艺流程设计
• 6.1.1 生产工艺流程
• 6.1.2 生产工艺装置图
• 6.2 生产成本核算及市场预测
• 6.3 小结
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 7.1 研究成果
• 7.2 实验中存在的不足
• 7.2.1 检测手段
• 7.2.2 反应原料醇
• 7.2.3 催化剂的再生
• 7.3 创新研究总结
• 7.4 前景展望
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表