直接电还原合成对氨基苯酚过程基础及相关溶液热力学

论文摘要

随着社会的进步和医药、橡胶、染料等工业的快速发展，对氨基苯酚（PAP）作为重要的医药、橡胶、染料和精细化工中间体，国内外需求量逐年递增，缺口甚大，合成新方法研究相当活跃。有“绿色技术”美称的硝基苯（NB）直接电还原合成技术具有成本低、无污染、投资少、收率高、产品质量好等其它工艺无法比拟的优点，成为国内外学者研究的热点。作为河南省重点科技攻关项目（No．03223023800）的一部分，本文以NB为原料，进行直接电还原合成PAP过程的反应液分析、阴极材料电催化性能与选择、电化学反应器的选择及流体流动特性、工艺条件优化、离子膜的污染与清洗再生、相关流体相平衡、体积性质、粘度性质及相应模型等基础研究，具有重要的学术理论意义和工程应用前景。直接电还原合成PAP过程的反应液为PAP、苯胺、未反应的NB及H2SO4水溶液，反应液中PAP和苯胺的同时快速分析尚未见报道。本文将等吸收点双波长紫外分光光度法和气相色谱法相结合，建立了可同时对电合成PAP反应液中PAP、苯胺、未反应的NB进行定量分析的新方法。阴极是电合成PAP过程的催化剂，又是电催化反应的场所，针对NB直接电还原合成PAP体系的特点，采用循环伏安、稳态极化曲线及控制电位电合成等手段，系统研究了硝基苯在Cu、Ni、Monel合金和Cu-Hg四种阴极上的电化学还原特性，表明Cu-Hg电极和Monel合金电极有较高的析氢过电位、较好的电催化活性和优良的PAP选择性，考虑到Hg污染等因素，Monel合金是电合成PAP较理想的阴极。根据NB电化学还原机理和反应工程原理分析，硝基苯电还原合成对氨基苯酚用反应器的流体流动状况应接近理想置换流。据此，设计自制板框式电化学反应器。通过停留时间分布模拟实验和直接电化学合成实验，当阴极液流量接近300L．h-1时，流型接近理想置换流，此时的PAP收率和电流效率最大。使用板框式电催化反应器，Nafion427阳离子交换膜，Monel合金阴极，铅锑合金阳极，在阳极液硫酸浓度20wt％、流量300L／h、极间距3mm、阴极液中乳化剂用量0.12wt％、反应前以200ml／min的速度鼓入高纯N220min的条件下，运用正交实验设计和较精细的单因素实验得到最佳工艺条件为：电流密度500A／m2；电解温度85℃；阴极液硫酸浓度20wt％；阴极液NB的浓度6.75wt％；通电量100A．h：

论文目录

摘要

英文摘要 Abstract

绪论

0.1 对氨基苯酚的用途

0.2 对氨基苯酚的消费市场和应用前景

0.3 开发对氨基苯酚合成新工艺的必要性

0.4 有机电合成技术的优势及特点

0.5 本文研究内容和意义

1 对氨基苯酚合成技术的文献综述

1.1 对氨基苯酚的化学合成工艺

1.2 硝基苯直接电还原合成对氨基苯酚技术进展

1.3 小结

参考文献

2 直接电还原合成对氨基苯酚反应液的分析

2.1 原理

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

参考文献

3 直接电还原合成对氨基苯酚过程的阴极材料电催化性能与选择

3.1 循环伏安研究

3.2 硝基苯电化学还原的稳态极化曲线

3.3 控制电位电合成反应及硝基苯电还原合成对氨基苯酚阴极材料的确定

3.4 小结

参考文献

4 电合成反应器的选择及板框式电化学反应器中流体流动特性研究

4.1 硝基苯电还原合成对氨基苯酚反应机理及相匹配的流体流型

4.2 几种电化学反应器的特点及用于电合成PAP的板框式电化学反应器的结构

4.3 板框式电化学反应器中流体流动特性及对反应的影响

4.4 小结

参考文献

5 直接电还原合成对氨基苯酚工艺条件优化

5.1 原理

5.2 实验装置与方法

5.3 预实验结果

5.4 正交实验结果

5.5 单因素实验结果

5.6 硝基苯加料方式的考察

5.7 最佳工艺条件下的重复实验

5.8 产品表征

5.9 小结

参考文献

6 直接电还原合成对氨基苯酚过程中离子膜的污染与清洗再生

6.1 实验部分

6.2 结果与讨论

6.3 小结

参考文献

7 对氨基苯酚溶解度的测定与固液多元相平衡研究

7.1 概述

7.2 实验部分

7.3 实验结果与关联

7.4 讨论

7.5 小结

参考文献

8 含对氨基苯酚的多元体系的体积和粘度性质

8.1 实验

8.2 密度测定结果与关联

8.3 对氨基苯酚在混合溶剂中的表观摩尔体积

8.4 粘度测定结果

8.5 含对氨基苯酚的多元体系粘度新模型

8.6 小结

参考文献

9 结论及下步工作打算

附录1:攻读博士学位期间发表的主要学术论文;致谢

致谢

直接电还原合成对氨基苯酚过程基础及相关溶液热力学

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢