合成碳酸二苯酯相关体系固液平衡研究

论文摘要

碳酸二苯酯是一种重要的有机碳酸酯。本课题的主要目的是为酯交换法合成碳酸二苯酯工艺的开发和工业化放大提供最基本的物性数据,建立碳酸二苯酯相关体系固液相平衡的热力学模型,为碳酸二苯酯的工业化设计提供理论依据。选择苯酚、乙醇、碳酸二乙酯等作为溶剂,测定了碳酸二苯酯在单一和混合溶剂中的溶解度。建立了一套固液平衡测定装置。利用激光检测器来判断固液相平衡点。实验测定了常压下温度在278.15-333.15K范围内,碳酸二苯酯在乙醇、碳酸二乙酯、乙醇-碳酸二乙酯和乙醇-苯酚中的溶解度。结果表明,碳酸二苯酯在单一溶剂和混合溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大;相同温度下,碳酸二苯酯在碳酸二乙酯中的溶解度远大于在乙醇中的溶解度;在乙醇-碳酸二乙酯和乙醇-苯酚混合溶剂中,随着乙醇浓度的增大,碳酸二苯酯的溶解度减小。进一步用红外光谱对碳酸二苯酯-苯酚、碳酸二苯酯-乙醇、碳酸二苯酯-乙醇-苯酚混合体系进行表征。结果表明:碳酸二苯酯与苯酚之间有氢键形成,且比碳酸二苯酯与乙醇形成氢键强,故碳酸二苯酯在苯酚中的溶解度大于在乙醇中的溶解度。碳酸二苯酯溶解度的实验测定结果得到了很好的验证。用Wilson方程和λh方程关联了溶解度数据,并采用粒子群最优化算法和Origin7.0软件回归了方程参数。建立了合成碳酸二苯酯相关体系的固液平衡计算模型,为碳酸二苯酯的工业化生产提供理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 第2章 文献综述
• 2.1 碳酸二苯酯合成研究进展
• 2.1.1 光气法
• 2.1.2 酯交换法
• 2.1.3 氧化羰基化法
• 2.2 固-液平衡的测定方法
• 2.2.1 固体溶解度的测量方法
• 2.2.2 影响溶解度数据的测定因素
• 2.3 固-液平衡的计算方法
• 2.3.1 活度系数法
• 2.3.2 λh方程
• 2.3.3 状态方程法
• 2.3.4 经验方程
• 2.3.5 拓扑法
• 2.3.6 人工神经网络
• 2.4 本论文研究内容
• 第3章 固体溶解度的实验测定装置与方法
• 3.1 实验体系及实验原料
• 3.1.1 溶剂的选择
• 3.1.2 实验原料
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 溶解度测定装置
• 3.2.2 熔点和熔化焓测定装置
• 3.3 实验步骤
• 3.4 实验装置的可靠性检验
• 3.5 实验数据计算处理
• 3.5.1 溶解度的计算
• 3.5.2 摩尔分数的计算
• 3.6 溶解度计算举例
• 第4章 碳酸二苯酯在溶剂中溶解度测定
• 4.1 碳酸二苯酯在单一溶剂中溶解度测定
• 4.1.1 实验数据
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 碳酸二苯酯在混合溶剂中溶解度测量
• 4.2.1 实验数据
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 实验误差分析
• 4.3.1 物料的纯度
• 4.3.2 温度的恒定
• 4.3.3 物系的组成
• 4.3.4 固液平衡点的判断
• 4.4 溶解度的理论基础
• 4.4.1 分子间作用力
• 4.4.2 分子间力与溶解度的关系
• 4.5 碳酸二苯酯相关体系的红外图谱（IR）
• 4.6 本章小结
• 第5章 固液相平衡关联计算
• 5.1 理论模型的建立
• 5.1.1 热力学理论基础
• 5.1.2 Wilson方程关联模型
• 5.1.3 λh方程模型
• 5.2 溶解度数据的关联
• 5.2.1 溶解度关联结果
• 5.2.2 方程参数回归结果
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 对后续工作的建议
• 主要符号说明
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间发表的论文
• 致谢