微波辐射乙酐催化乙酸氯化合成氯乙酸的研究

论文摘要

氯乙酸广泛应用于医药、农药、染料、涂料、造纸化学品、油田化学品、采矿浮选剂、纺织助剂、表面活性剂、香料香精等行业,其下游产品约100种,在国民经济中起着重要的作用,目前,国内的氯乙酸年生产能力已达到约70万吨,占全世界总产量的70%以上,而且国内以每年4-5万吨能力增加。其下游产品之一的氨基乙酸每年消耗氯乙酸约20万吨,产量也为世界第一。但我国氯乙酸生产的整体水平与国外相比尚有一定的差距。目前大多数企业的生产技术还处在较低的水平,产品质量差,原料消耗高,劳动强度大,环境污染严重。鉴于此,研究新的生产工艺和开发新的催化剂体系成为我国氯乙酸工业亟待解决的首要和必要问题。鉴于此,研究新的生产工艺和开发新的催化剂体系及新生产工艺就成为我国氯乙酸工业亟待解决的首要和必要问题。氯乙酸生产技术的关键在于氯化反应。氯化反应真正的催化剂是乙酰氯,产生氯乙酸是乙酰氯烯醇化的结果,单纯依靠乙酰氯无法避免多氯代反应,必须加入一些助催化剂或一些外加辅助手段抑制多氯代物的生成,也就是提高乙酰氯烯醇化的效率。因此,通过研究开发新的催化体系以及借助微波反应提高氯化反应的选择性,控制反应过程中的多氯代反应,一般就是指二氯乙酸,三氯乙酸很少见,生产高质量的氯乙酸产品,简化后续分离的步骤,减少原料消耗,降低母液,最终实现工业生产连续化将是氯乙酸工业发展的主要方向。本研究首先系统研究了微波辅助氯化反应,其后加浓硫酸、无水FeCl3做助催化剂,考察了微波及助催化剂的反应活性和反应选择性,并分别对助催化机理进行了讨论。本研究主要分为三部分：第一部分是微波全回流反应,加入乙酸及催化剂乙酸酐,调节微波使功率处于不同功率段,来研究氯化反应。研究表明：微波有相对好的选择性和反应活性。当醋酸加入量为50mL,醋酐加入量为20%,在微波功率为160W时,一氯乙酸的产率为94.84%,二氯乙酸为2.88%。第二部分通过调节微波功率以及恒温槽循环水的温度来控制反应温度,来考察氯化反应,同时加入不同助催化剂,如：无水FeCl3,浓硫酸等。来考察微波及助催化剂共同存在的条件下,对反应的影响。并对反应机理进行简单探讨。实验表明：在微波辅助反应中,反应最适温度为95℃,比正常加热反应低了10℃,而其在加入助催化剂中无水FeCl3效果最好,一氯乙酸产率为97.28%,二氯乙酸产率为2.10%,并三氯化铁加入量为1.5g时能将催化剂醋酐降到15%,在不太影响产率选择性的情况下,有效地降低了生产成本。第三部分：从一氯乙酸以及二氯乙酸生成机理方面来探讨,为将来连续化反应提供一些有用的依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述及选题意义
• 1.1 氯乙酸概述
• 1.1.1 理化性质
• 1.1.2 氯乙酸的应用
• 1.1.3 氯乙酸国内外动力学研究概述
• 1.1.4 氯乙酸国内外合成技术概述
• 1.1.5 乙酸氯化生产工艺
• 1.1.6 醋酐催化氯化—连续离心分离生产氯乙酸工艺（本课题组技术）
• 1.1.7 国内工业化技术发展方向
• 1.2 选题意义
• 第二章 实验条件
• 2.1 实验反应装置和实验仪器
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验试剂和微波反应器介绍
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 微波反应器主要构造
• 2.2.3 微波反应器操作步骤
• 2.3 氯乙酸的合成
• 2.4 产品分析
• 2.4.1 分析仪器及试剂
• 2.4.2 色谱操作条件
• 2.4.3 试样处理方法
• 第三章 微波辅助全回流反应制备氯乙酸
• 3.1 微波简介
• 3.1.1 性质
• 3.1.2 微波辅助有机反应的原理
• 3.1.3 微波辅助有机反应装置
• 3.2 微波全回流反应对氯化的影响
• 3.2.1 微波加热与普通加热对氯化的影响
• 3.2.2 全回流条件下微波加热功率对氯化反应的影响
• 3.2.3 乙酐加入量对氯化反应的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 可控温微波以及铁助催化剂对氯化反应的影响
• 4.1 可控温微波反应器的发展
• 4.1.1 家用微波
• 4.1.2 改装家用微波炉
• 4.1.3 可控温微波反应装置
• 4.2 可控温微波反应对氯化的影响
• 4.2.1 不同反应温度对氯化的影响
• 4.2.2 微波加热功率（相同温度）对氯化的影响
• 4.2.3 几种酸助催化作用的比较
• 4.2.4 结晶水对三氯化铁助催化作用的影响
• 3加入量的对氯化反应的影响'>4.2.5 FeCl₃加入量的对氯化反应的影响
• 4.2.6 乙酐加入量对氯化反应的影响
• 4.2.7 98%浓硫酸加入量的对氯化反应的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文情况