由于我國“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)了煤化工行業(yè)的迅速發(fā)展,而電石是煤化工的一個(gè)重要分支。電石是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,廣泛用于有機(jī)合成、工業(yè)冶金、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域,但其制備過程能耗高、下游產(chǎn)品單一,限制了電石工業(yè)的發(fā)展。因此,電石新應(yīng)用的開發(fā)對于我國煤化工的健康發(fā)展具有重要意義。以電石為乙炔源可以合成很多產(chǎn)品,包括炔醇、乙烯基醚、炔丙胺、吡咯等,但電石與鹵代烴的反應(yīng)研究較少。首先,研究了乙炔氣體和四氯化碳的反應(yīng),產(chǎn)物為氯仿和四氯乙烯,證明了該反應(yīng)的可行性;討論了反應(yīng)條件的影響,并對反應(yīng)過程和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了推測。其次,鑒于乙炔氣體的安全性差,研究了電石為乙炔源與四氯化碳的反應(yīng),以提高反應(yīng)的本征安全性。第三,鑒于電石具有強(qiáng)堿性和強(qiáng)脫水性,研究了電石對于苯甲醛-乙腈縮合反應(yīng)合成肉桂腈的催化反應(yīng)。研究結(jié)果表明:（1）在堿性條件和相轉(zhuǎn)移催化劑存在時(shí),乙炔在室溫下即可與四氯化碳發(fā)生氫氯交換反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物分析表明,四氯化碳脫氯加氫轉(zhuǎn)化為氯仿,乙炔氣體轉(zhuǎn)化為四氯乙烯。體系的堿性越強(qiáng),四氯化碳轉(zhuǎn)化率越高;對于所探究的相轉(zhuǎn)移催化劑,其中四丁基氟化銨（TBAF）的催化效果最好。該反應(yīng)操作條件溫和,反... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１電石的晶體結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｌｃｉｕｍ?ｃａｒｂｉｄｅ??

域發(fā)揮著重要的作用。電石最主要的用途是生產(chǎn)乙炔，然后，通過乙炔的化學(xué)反應(yīng)，??合成一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，例如：１，４－丁二醇、氯丁橡膠、聚氯乙烯（ＰＶＣ）、氯乙??烯、醋酸乙烯、及丙烯酸［７］、四氯乙烯等。除跟水反應(yīng)外生成乙炔外，加熱的粉狀??電石還可與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)生成氰氨化鈣，即石灰氮，是一種堿性肥料，用于對酸性??土壤的改良，還可用作除草劑、殺菌劑、殺蟲劑等，亦是制備硫脲、雙氰胺、三聚??氰胺等的重要原料。此外，電石可用于鋼鐵工業(yè)的脫硫劑和還原劑｜８１。以電石為原??料的主要產(chǎn)品如圖１－２所示。??電石??１，４？丁二醇系列??——氯乙烯系列??Ａ?——醋酸乙烯系列??——丙烯酸（１）系列??．?——乙烯基乙炔系列??—四氯乙烯系列??氨基氰一Ｉ——石灰氮?乙炔一一—乙醛系列??氰化鈉一１?——苯系列??｜?——乙諱基系列??氰等酸?—乙訣炭黑??｜?—叔戊醇??丙烯腈?一溶解乙炔??圖１－２電石主要下游產(chǎn)品及用途??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ａｎｄ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｃａｌｃｉｕｍ?ｃａｒｂｉｄｅ??１．２電石的新化學(xué)反應(yīng)及用途??１．２．１制備碳材料??炔基碳材料主要由ｓｐ與ｓｐ２雜化類型的碳原子組成，內(nèi)部碳原子相互連接形成??高度交聯(lián)的平面結(jié)構(gòu)，因此，是具有廣泛應(yīng)用前景的新一代碳材料［９］。然而，由于??電石中離子間的強(qiáng)靜電作用，使其具有很高的晶格能，這極大的抬高了電石反應(yīng)的??活化能。要提高電石反應(yīng)活性，需尋找破壞其晶格結(jié)構(gòu)的有效方法。傳統(tǒng)方法為水??與電石反應(yīng)生成乙炔，再由乙炔進(jìn)行深加工得到一系列下游產(chǎn)品；由于電石與其

。??１．２．８作堿催化劑??碳化鈣是一種離子化合物，作為乙炔的共軛堿，乙炔負(fù)離子［ｃ＝ｃ］２－具有很強(qiáng)??的Ｌｅｗｉｓ堿性，能與很多弱酸性化合物或活性Ｈ反應(yīng)，如與水、醇、酸反應(yīng)生成乙??炔和相應(yīng)鈣鹽Ｃａ（ＯＨ）２、醇鈣和羧酸鈣［４２］。本課題組利用電石在堿催化縮合反應(yīng)中??的應(yīng)用。例如，李［４３，４４］等人首次將電石應(yīng)用于丙酮高效縮合生成異佛爾酮，反應(yīng)過??程為丙酮在電石的堿催化作用下發(fā)生縮合反應(yīng)合成異佛爾酮。同時(shí)，電石與水反應(yīng)??生成Ｃａ（ＯＨ）２和Ｃ２Ｈ２，該過程的反應(yīng)機(jī)理如圖１－１４所示。電石在溫和條件下顯示??其強(qiáng)大的Ｌｅｗｉｓ堿性和強(qiáng)脫水能力，比其他催化劑具有更好的催化作用。??ｃ２ｈ２??ＣａＣ２＋２Ｈ２０＝Ｃａ（０Ｈ）２＋Ｃ２Ｈ２??Ｖ￣??０?／?Ａ?＾??３人’以，２０?了??１?Ｃａ（〇Ｈ）２??圖１－１４電石催化丙酮脫水縮合反應(yīng)機(jī)理??Ｆｉｇ．?１－１４?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｃａｌｃｉｕｍ?ｃａｒｂｉｄｅ?ｃａｔａｌｙｚｅｄ?ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｃｅｔｏｎｅ??姜［４５］等研究了電石和ＣｓＦ協(xié)同作用活化環(huán)己酮與乙腈反應(yīng)，產(chǎn)物為環(huán)己烯乙??腈，反應(yīng)機(jī)理如圖１－１５所示。其中ＣｓＦ與環(huán)己酮具有強(qiáng)絡(luò)合作用，可以提高羰基??的反應(yīng)活性，碳化鈣通過去質(zhì)子化作用來提高乙腈的親核反應(yīng)活性，促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物??的合成。實(shí)驗(yàn)條件下環(huán)己酮轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率高達(dá)９７．５％和８７．９％，遠(yuǎn)高于其他合??成方法。以上研宄提供了一種綠色、高效的產(chǎn)物合成方法，該研究對于電石新應(yīng)用??的開發(fā)具有重要意義。??１１??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]芳烴催化加氫反應(yīng)機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 范曦,申海平,侯煥娣,郭鑫.  化工進(jìn)展. 2019(11)
[2]直接以碳化鈣為炔源合成有機(jī)化合物[J]. 付如剛,李政,高磊.  化學(xué)進(jìn)展. 2019(09)
[3]乙炔氫氯化反應(yīng)無汞催化劑研究進(jìn)展[J]. 白慧芳,王嬌嬌.  當(dāng)代化工. 2018(10)
[4]四氯化碳催化加氫反應(yīng)在液相和氣相中的比較[J]. 成春春,王保華,張東寶,李明時(shí),朱建軍,單玉華.  無機(jī)鹽工業(yè). 2014(06)
[5]電石與醇的反應(yīng)行為[J]. 劉青,劉清雅,王仁醒,徐濤,劉振宇.  化工學(xué)報(bào). 2013(07)
[6]香料肉桂腈合成新工藝研究[J]. 郝培培,焦亦正,張建斌.  香料香精化妝品. 2013(01)
[7]碳化鈣在有機(jī)合成中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 江玉波,梁雪秋.  化學(xué)試劑. 2012(10)
[8]Ag-Pd/C催化四氯化碳液相加氫反應(yīng)的研究[J]. 孫建芝,張東寶,魯墨弘,李明時(shí),單玉華,朱建軍.  高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2010(05)
[9]電石行業(yè)現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢研判[J]. 楊傳瑋.  中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析. 2009(07)
[10]四氯化碳?xì)庀啻呋託涿撀确磻?yīng)Pt-Co/Al2O3催化劑研究[J]. 李鶴,徐成華.  天然氣化工（C1化學(xué)與化工）. 2008(05)

碩士論文
[1]乙炔和四氯化碳的催化加成反應(yīng)研究[D]. 吳大維.北京化工大學(xué) 2017
[2]四氯化碳催化加氫制氯仿的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張霓.北京化工大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3111538