环己醇催化氧化合成己二酸的研究

摘要

己二酸的主要用途是作尼龙66和工程塑料的原料。目前工业上主要采用环己烷空气氧化合成己二酸,其中第二步由HNO3氧化KA油(环己醇和环己酮混合物)合成己二酸,存在环境污染等问题。
　　本文采用清洁氧化剂(过氧化氢),在无有机溶剂的条件下,以杂多酸为催化剂,环己醇催化氧化合成己二酸,并对产品进行了表征。考察了不同酸性配体对反应收率的影响。结果表明以草酸为配体,效果较好。通过正交实验、单因素实验的实验方法,得出最佳工艺条件。即环己醇:H2O2:杂多酸:草酸=100:1760:0.6:2.5;反应温度85℃、反应时间8h,己二酸的最大收率为77.83％。并通过催化剂的重复利用实验,证明催化剂具有良好的循环利用性。
　　本文通过动力学实验,对合成反应表观动力学进行了初步探索。基于气-质联用色谱和气相色谱分析,确定反应为连串反应。反应历程为:其中第一步和第二步均为一级反应。并对实测的动力学数据进行了回归了处理,确定了动力学方程:其中k1=7.252×103exp(-43.27×103/RT),k2=178.8exp(-26.74×103/RT)。经验证在实验范围内本文所确定的反应动力学数学模型准确。

目录

摘要

Abstract

1 文献综述

1.1 己二酸的物化性质和用途

1.1.1 己二酸的物化性质

1.1.2 己二酸的用途

1.2 己二酸生产现状

1.2.1 生产概况

1.2.2 工业生产方法

1.3 环己烷氧化合成己二酸

1.3.1 过氧化氢氧化KA油合成己二酸

1.3.2 其它绿色催化合成方法

1.4 本课题研究的内容与意义

2 实验部分

2.1 实验试剂与仪器

2.2 实验方法

2.3 实验步骤

2.4 分析测试方法

2.4.1 熔点的测定

2.4.2 红外光谱分析

2.4.3 紫外光谱分析

2.4.4 气相色谱分析

2.4.5 气-质联用色谱分析

2.5 数据处理

2.5.1 己二酸的收率计算

2.5.2 己二酸的纯度计算

2.5.3 反应液中各物质浓度计算

3 合成工艺设计

3.1 催化剂和酸性配体的选择

3.1.1 催化剂的选择

3.1.2 酸性配体的选择

3.2 合成工艺条件

3.3 结果分析

3.4 本章小结

4 工艺条件优化

4.1 预实验和产品表征

4.1.1 熔点的测定

4.1.2 红外光谱分析

4.1.3 紫外光谱分析

4.2 正交实验

4.3 单因素实验

4.3.1 催化剂用量的影响

4.3.2 反应时间的影响

4.3.3 双氧水用量的影响

4.3.4 草酸用量的影响

4.3.5 反应温度的影响

4.4 催化剂的重复利用

4.5 本章小结

5 动力学初探

5.1 动力学实验

5.1.1 实验方法

5.1.2 中间物种的确定

5.2 结果与讨论

5.2.1 表观动力学考察

5.2.2 速率常数k_1的确定

5.2.3 速率常数k_2的确定

5.2.4 动力学方程的确定

5.2.5 动力学方程的验证

5.3 本章小结

6 结论

附录

参考文献

后记

致谢