甘油合成二氯丙醇的研究

论文摘要

二氯丙醇（DCH）是合成环氧氯丙烷的中间体,传统的生产方法包括丙烯高温氯化法和乙酸丙烯酯法两种工艺。前者能耗高,污水量大;后者工艺流程长,设备投资高。甘油作为生物柴油的副产物,价格逐渐下降。在常压或较高压力下,甘油和氯化氢气体或盐酸反应,可以合成DCH,特别是1,3-DCH。所用催化剂包括羧酸、酸酐、羧酸酯和腈类等有机物质。甘油法投资少,能耗低,污染程度小,已经走向工业化。实验中,产品定性分析是利用气相色谱—质谱联合法;定量分析是利用气相色谱内标法,相对误差小于2%。实验中分别对于羧酸A、羧酸B、羧酸C、羧酸D、羧酸E、羧酸F、乙腈以及ZnCl2、SnCl2等金属氯化物的催化性能进行了研究。ZnCl2和SnCl2没有表现出明显的催化性能;羧酸A、羧酸B和羧酸C催化活性高,但由于沸点低,被气提至收集液中的催化剂跑损量较大;羧酸E和羧酸F跑损少,但催化性能不理想;在乙腈作用下,反应产物是含有大量白色固体的悬浊液,较难处理;羧酸D催化活性很高,而且沸点也较高,催化剂跑损量较少,大部分都能留在反应液中,综合使用性能非常理想。利用羧酸D为催化剂做正交实验,得到较为理想的反应条件,DCH总收率最高为88.74%。但是HCl用量较高,催化剂损失也较大。优化实验是在正交实验的基础上进行的,其参量调节是根据反应的不同阶段分别控制的。反应器油浴供热温度从低温下逐渐升高,HCl流量从高到低逐渐下降。DCH总收率达到91.16%。更重要的是,催化剂跑损少,产品色质好,物料损耗和能量损耗相对较低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 二氯丙醇的性质和用途
• 1.1.1 二氯丙醇的性质
• 1.1.2 二氯丙醇的用途
• 1.2 合成二氯丙醇的传统生产方法
• 1.2.1 丙烯高温氯化法
• 1.2.2 乙酸丙烯酯法
• 1.3 甘油合成二氯丙醇的生产方法
• 1.3.1 甘油法的发展背景
• 1.3.1.1 二氯丙醇和环氧氯丙烷的市场需求
• 1.3.1.2 合成环氧氯丙烷的新工艺难以工业化
• 1.3.1.3 甘油法的发展优势
• 1.3.2 甘油合成二氯丙醇的反应机理和过程
• 1.3.2.1 甘油合成二氯丙醇的反应机理
• 1.3.2.2 甘油合成二氯丙醇的反应过程
• 1.3.3 甘油合成二氯丙醇的早期研究
• 1.3.3.1 催化剂的开发
• 1.3.3.2 萃取溶剂的开发
• 1.3.4 甘油合成二氯丙醇的最新进展
• 1.3.4.1 甘油合成二氯丙醇的最新研究
• 1.3.4.2 甘油合成二氯丙醇的工业应用
• 1.4 本章小结
• 2 反应产品的气相色谱分析
• 2.1 色谱分析简述
• 2.2 气相色谱分析方法
• 2.2.1 气相色谱定性分析
• 2.2.1.1 保留值
• 2.2.1.2 定性分析方法
• 2.2.2 气相色谱定量分析
• 2.2.2.1 峰面积的测量
• 2.2.2.2 定量校正因子
• 2.2.2.3 定量分析方法
• 2.3 实验中反应产物的气相色谱分析方法
• 2.3.1 色谱分析条件
• 2.3.2 二氯丙醇的定性分析
• 2.3.2.1 利用保留时间定性
• 2.3.2.2 利用气相色谱—质谱联合定性
• 2.3.3 二氯丙醇的定量分析
• 2.3.3.1 面积归一法
• 2.3.3.2 内标法
• 2.4 本章小结
• 3 筛选催化剂的实验研究
• 3.1 相同反应条件下催化剂使用性能的比较
• 3.1.1 实验所用试剂和仪器
• 3.1.2 实验工艺流程
• 3.1.3 反应条件
• 3.1.4 反应温度的变化
• 3.1.5 结果分析与讨论
• 3.1.5.1 反应液中二氯丙醇质量浓度的变化
• 3.1.5.2 反应液和收集液中二氯丙醇的收率计算
• 3.1.5.3 反应液和收集液中羧酸催化剂的分布
• 3.2 较高温度下催化剂的使用效果
• 3.2.1 反应条件
• 3.2.2 反应温度的变化
• 3.2.3 二氯丙醇的收率
• 3.2.4 反应液和收集液中羧酸催化剂的分布
• 3.3 羧酸D—氯化锌复合催化剂的性能研究
• 3.3.1 实验工艺流程
• 3.3.2 实验条件
• 3.3.3 实验结果
• 3.4 乙腈催化剂的性能研究
• 3.4.1 实验条件
• 3.4.2 实验结果
• 3.5 本章小结
• 4 以羧酸D 为催化剂的正交实验和优化实验
• 4.1 正交实验
• 4.1.1 正交实验反应条件分析
• 4.1.2 反应温度的变化
• 4.1.3 二氯丙醇的收率
• 4.1.4 羧酸D 催化剂的分布
• 4.2 正交实验基础上的优化实验
• 4.2.1 反应过程和反应条件的分析
• 4.2.2 反应条件的控制
• 4.2.3 二氯丙醇的收率
• 4.2.4 羧酸D 催化剂的分布
• 4.2.5 优化实验与正交实验的比较
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果