甘油制备环氧氯丙烷工艺的研究

论文摘要

本文的研究内容主要如下:本文以甘油为原料制取环氧氯丙烷（ECH）,分为两步:甘油的氯化反应和二氯丙醇的环化反应:在固定床反应器中考察了各种因素对于甘油氯化反应的影响。根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法,建立了甘油制备二氯丙醇的二次多项数学模型,并以二氯丙醇的收率为响应值作响应面和等高线,考察了反应温度、甘油流速和催化剂用量对二氯丙醇收率的影响。结果表明,甘油制备二氯丙醇的最佳工艺条件为:反应温度为106.31℃、甘油流速为0.6 mL/min、催化剂在甘油中的浓度为7.91 %（w/w）;在此条件下二氯丙醇收率可达88.04 %。同时以反应温度、催化剂用量和甘油流速为变量进行了正交试验设计。正交试验结果表明,三个影响因素对于甘油氯化反应的影响程度依次为:反应温度>催化剂用量>甘油流速。考察了各种因素对于二氯丙醇环化反应的影响。利用相同的响应面分析方法考察了原料配比、反应温度和反应时间对ECH收率的影响。结果表明,二氯丙醇制备ECH的最佳工艺条件为:NaOH与二氯丙醇的摩尔比为1.2:1、环化温度为75℃、反应时间为98.15 s;在此条件下ECH收率可达89.19 %。同时以原料配比、温度和反应时间为变量进行了正交试验设计。正交试验结果表明,三个影响因素对于二氯丙醇环化反应的影响程度依次为:原料配比>反应时间>反应温度。建立了环化反应的动力学模型并验证了其正确性,得到了二氯丙醇环化反应的动力学参数。结果显示二氯丙醇环化反应为二级反应,且1,3-二氯丙醇和1,2-二氯丙醇各自的活化能为93.5 kJ/mol、971.9 kJ/mol。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 ECH 的生产方法
• 1.2.1 氯丙烯法
• 1.2.2 烯丙醇法
• 1.2.3 以钛系催化剂为基础的ECH 的合成
• 1.2.4 甘油法生产ECH
• 1.2.5 氯丙烯法与烯丙醇法的比较
• 1.3 ECH 的深加工产品
• 1.3.1 环氧树脂
• 1.3.2 氯醇橡胶
• 1.3.3 缩水甘油醚
• 1.3.4 聚酰胺-环氧氯丙烷树脂
• 1.3.5 淀粉的醚化剂和交联剂
• 1.3.6 磷酸三-（2,3-二氯丙基）脂
• 1.3.7 合成端环氧基聚醚
• 1.3.8 合成异氰尿酸三环氧丙酯（TGIC 树脂）
• 1.3.9 合成CRS 高级阳离子淀粉
• 1.3.10 制备不溶性淀粉黄原酸酯（ISX）
• 1.3.11 制备淀粉-丙烯酸钠接枝共聚物
• 1.3.12 合成自熄性不饱和聚酯
• 1.3.13 其他应用
• 1.3.14 ECH 在精细化工中的应用
• 1.4 ECH 的国内外情况
• 1.4.1 ECH 的国外情况
• 1.4.2 ECH 的国内情况
• 1.4.3 发展建议
• 1.5 课题的立题依据及意义
• 第二章 甘油制备二氯丙醇氯化反应的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 分析方法
• 2.1.5 试验设计
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 甘油氯化制备二氯丙醇反应的单因素实验
• 2.2.2 正交试验设计
• 2.2.3 甘油制备二氯丙醇氯化反应最优条件的确立
• 2.3 结论
• 第三章 二氯丙醇环化反应的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 分析方法
• 3.1.5 试验设计
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 二氯丙醇环化制备ECH 的单因素实验
• 3.2.2 二氯丙醇环化的主反应及副反应
• 3.2.3 产物分析
• 3.2.4 正交试验设计
• 3.2.5 二氯丙醇环化制备ECH 最优条件的确立
• 3.3 结论
• 第四章 二氯丙醇环化反应的动力学研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.1.4 分析方法
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 二氯丙醇环化反应级数的确定
• 4.2.2 二氯丙醇环化反应速率常数的确定
• 4.3 本章小结
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文清单