乙醛氧化生产乙二醛的工艺研究

论文摘要

乙二醛是一种重要的化工原料与中间体,具有广泛的用途。工业生产方法有乙醛氧化法和乙二醇气相氧化法两种。乙醛氧化法具有产品质量高,能耗低等优点。但是传统工艺存在污染严重、易爆炸、收率低等问题。本文提出了乙醛法生产乙二醛的新工艺,详细研究了氧化反应与分离过程的工艺条件。本文研究了氧化反应中影响乙二醛选择性、单程收率的主要因素,如催化剂种类及用量、反应温度、硝酸浓度、乙醛与硝酸的摩尔比、反应时间等。通过正交试验找出影响反应的主要影响因素,确定最佳的工艺条件为以氮氧化物气体为引发剂,硝酸铜为催化剂,加入量为乙醛质量分数的0.1%,反应温度为40℃左右,引发时硝酸的加入量为总加入量的20%,硝酸的质量分数为40%,乙醛浓度为40%,醛酸摩尔比为1：0.75,反应时间为5h,在此条件下反应可使生成的乙二醛单程收率超过50%,选择性可达69.72%,与目前国内水平相比较,选择性提高约10%,单程收率提高5%-8%。本文对电渗析分离硝酸和醋酸的方法进行了研究。乙醛经硝酸氧化后,反应液中主要有乙二醛、未反应的硝酸及副产物醋酸。通过实验研究确定使用J-1-18均相离子交换膜分离硝酸与醋酸。研究了影响电渗析分离硝酸过程的因素,结果表明10V电压下脱酸率为90%时,电渗析的电流效率为86%,电耗为30.3×10-3kwh/L,乙二醛收率可达到98%。电渗析分离醋酸的实验结果表明,在膜堆电压为20V、料液流量为60L/h、极水流量为30L/h、操作温度低于40℃条件下,电渗析运行22h,可使醋酸浓度降至0.1%以下,该过程电耗为118.8×10-3kwh/L。若更换一次浓水,脱酸时间可以降至18h,乙二醛收率为84.01%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 乙二醛的概述
• 1.1.1 乙二醛的性质
• 1.1.2 乙二醛的应用
• 1.1.3 乙二醛的生产及市场状况
• 1.2 乙二醛的生产方法研究
• 1.2.1 乙二醇气相氧化法的研究
• 1.2.2 乙醛硝酸氧化法的研究
• 1.2.3 两种生产方法的比较
• 1.3 本课题研究内容与研究意义
• 第二章 乙醛硝酸氧化反应的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 主要原料
• 2.2.3 实验装置与操作
• 2.2.4 分析方法
• 2.2.5 计算公式
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 引发方式对反应的影响
• 2.3.2 加料方式和加料时间对反应的影响
• 2.3.3 催化剂的选择
• 2.3.4 催化剂的用量对反应的影响
• 2.3.5 反应时间对反应的影响
• 2.3.6 乙醛与硝酸摩尔比对反应的影响
• 2.3.7 硝酸浓度对反应的影响
• 2.3.8 引发阶段硝酸加入量对反应的影响
• 2.3.9 反应温度对反应的影响
• 2.4 小结
• 第三章 电渗析分离硝酸与醋酸的工艺研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 电渗析的原理图
• 3.1.2 主要影响因素
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 离子交换膜的性能指标
• 3.2.4 电渗析的操作与运行
• 3.2.5 电渗析的基本过程与伴随过程
• 3.2.6 电渗析的技术指标
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 醋酸与硝酸浓度对电导率的影响
• 3.3.2 离子交换膜的筛选
• 3.3.3 电渗析分离硝酸的工艺条件筛选实验
• 3.3.4 电渗析分离醋酸的工艺条件筛选
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 附件