松节油催化歧化反应的研究

论文摘要

以松节油为原料进行催化歧化反应的研究，在线跟踪分析松节油催化歧化反应过程中主要化学组成随时间和温度变化的关系，分析歧化反应产物的组成，寻找最佳歧化反应工艺条件，建立松节油催化歧化反应动力学模型。主要研究成果如下：采用美国Varian CP-3380型气相色谱仪分析松节油歧化产物的组成，色谱条件为BP×5毛细管色谱柱；氮气流速45mL·min-1；氢气流速30mL·min-1；空气流速300mL·min-1；载气柱前压0．07MPa；检测器温度523．15K；汽化室温度523．15K；分流比50：1；进样量0．01μL；灵敏度10；柱温为五阶程序升温通过均匀设计安排实验，考察搅拌转速、催化剂用量、松节油与硫酸的配比、反应温度、反应时间五个因素对松节油催化歧化反应的影响，获得了Pd／C催化歧化松节油的最佳工艺条件为：催化剂用量为0．2％（以松节油重量计）、松节油和硫酸体积比为1．0、反应温度393．15K、反应时间10h、搅拌转速500r·min-1、N2保护气，蒎烯平均转化率达98．03％、对伞花烃评产率达61．02％。以Pd／C和20％H2SO4为催化剂，在353．15K-393．15K五个水平下，对松节油催化歧化反应动力学进行研究，根据Arrhenius方程，经线性回归得到双环单萜开环异构反应、双环单萜加氢反应和单环单萜脱氢反应的指前因子k0以及反应活化能Ea，其值分别为k01=6．49×109h-1，k03=3．41×108h-1，k04=6．35×1010h-1；Eα1=77．86kJ·mol-1，Eα3=71．33 kJ·mol-1，Eα4=80．18kJ·mol-1，同时得到它们的反应速率常数分别为k1=6．49×109exp（-1126．4／T），k3=3．41×108exp（-1031．9／T），k4=6．35×1010exp（-1159．9／T）。结果表明，k值随着温度的升高而增大，在所考察温度范围内，单萜烯反应可近似看作一级反应（α1≈α3≈α4≈1）。根据建立的动力学方程及关联出的各参数进行模型检验，模型计算值与实验数据吻合良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 石油化工路线合成对伞花烃
• 1.2.2 以松节油为原料的路线合成对伞花烃
• 1.2.2.1 以单环萜烯类化合物为原料
• 1.2.2.2 以双环萜烯类化合物为原料
• 1.2.3 动力学研究方法
• 1.3 研究内容
• 第二章 松节油及其歧化产物的分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与仪器
• 2.2.2 色谱条件的选择
• 2.2.3 色谱仪使用的操作步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 GC条件
• 2.3.2 GC-MS条件
• 2.3.3 原料的化学组成
• 2.3.4 松节油歧化产物的化学组成
• 2.3.5 内标法与归一法的比较
• 2.4 小结
• 第三章 松节油催化歧化反应工艺条件的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 主要仪器与设备
• 3.2.3 实验装置图
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 单因素实验设计
• 3.3.1 催化剂种类
• 3.3.2 Pd/C用量
• 3.3.3 酸种类
• 3.3.4 酸浓度
• 3.3.5 酸油比
• 3.3.6 搅拌速度
• 3.3.7 反应温度
• 3.3.8 反应时间
• 3.4 均匀实验设计
• 3.4.1 基本原理
• 3.4.2 设计步骤
• 3.4.3 均匀设计方案
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 单因素实验结果
• 3.5.2 均匀实验结果
• 3.6 小结
• 第四章 松节油催化歧化反应动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验条件
• 4.2.2 原料及主要实验仪器设备
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 扩散影响的消除
• 4.3.1 外扩散影响的消除
• 4.3.2 内扩散影响的消除
• 4.4 动力学反应网络的构建
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 动力学实验结果
• 4.5.2 动力学参数的确定
• 4.5.3 反应活化能及指前因子的确定
• 4.5.4 模型参数估算结果讨论
• 4.5.5 模型检验
• 4.6 小结
• 第五章 结语与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况