【摘要】：丙酸是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,被廣泛用于食品、飼料、醫(yī)藥等行業(yè)中。目前主要采用乙烯羰基化法和丙醛氧化法生產(chǎn),乙烯羰基化法工藝復(fù)雜,丙醛氧化法環(huán)境污染嚴(yán)重。過氧化氫是氧化醇合成羰基化合物綠色安全的氧化劑,過氧化氫氧化丙醇生產(chǎn)丙酸具有方法簡(jiǎn)便、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。本文通過分析和研究不同類型催化劑的結(jié)構(gòu)特征和催化活性,確定了以雜多酸鹽為催化劑,對(duì)過氧化氫氧化丙醇生產(chǎn)丙酸的方法和工藝進(jìn)行了研究。通過分析過氧化氫氧化醇合成羰基化合物的反應(yīng)機(jī)理,對(duì)丙醇氧化反應(yīng)的反應(yīng)體系及氧化過程中可能產(chǎn)生的物質(zhì)建立了分析方法。以綠色化學(xué)為目標(biāo),合成了以鐵、錳、銅離子為催化中心的配位化合物催化劑、以平面分子M(O_2)_2O(M=Mo、W)為中心的過氧化物催化劑以及包含過渡金屬陽(yáng)離子和雜多陰離子的雜多酸鹽三類不同催化劑。通過對(duì)合成的三類不同催化劑催化過氧化氫氧化丙醇合成丙酸的研究,發(fā)現(xiàn)過渡金屬鋅取代的雜多酸鹽可高效催化過氧化氫氧化丙醇合成丙酸,確定了以過渡金屬鋅雜多酸鹽催化過氧化氫氧化丙醇合成丙酸的工藝路線。通過研究各種條件諸如溶劑、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量、過氧化氫用量、丙醇濃度等對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響,獲得了反應(yīng)的最佳工藝條件:以金屬鋅雜多酸鹽Na_6[SiW_(11)ZnH_2O_(40)]?12H_2O為催化劑,催化劑用量0.15 mol%,過氧化氫與丙醇摩爾比2.5,丙醇濃度3 mol/L,反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時(shí)間為16小時(shí)。丙醇單次轉(zhuǎn)化率達(dá)到81%,丙酸選擇性達(dá)到90%。通過對(duì)過渡金屬鋅取代的雜多酸鹽催化劑的循環(huán)使用研究發(fā)現(xiàn)該催化劑循環(huán)5次后,活性未明顯降低。多次使用后催化劑活性稍有降低,經(jīng)煅燒再生后催化活性可達(dá)初始催化活性的90%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室放大實(shí)驗(yàn)研究并提出了建議工藝流程。過程中反應(yīng)釜反應(yīng)物通過簡(jiǎn)單蒸餾分離,未反應(yīng)原料和副產(chǎn)物水、丙醛可進(jìn)一步反應(yīng),整個(gè)工藝選擇性大于99%,幾乎無三廢產(chǎn)生。以過渡金屬鋅雜多酸鹽催化過氧化氫氧化丙醇合成丙酸的工藝過程符合綠色化學(xué)的發(fā)展理念。整個(gè)工藝過程方法簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、綠色安全。對(duì)丙酸的綠色化生產(chǎn)具有重要應(yīng)用意義。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ225.123
【圖文】：

Table 2-4 GC analysis conditations項(xiàng)目 指標(biāo)色譜柱類型 DB-1701色譜柱規(guī)格 60m 0.25mm 0.25 m載氣 高純氮?dú)鈾z測(cè)器 FID最高柱溫 280℃進(jìn)樣室溫度 200℃檢測(cè)器溫度 220℃進(jìn)樣量 2 L分流比30：1程序升溫?fù)?jù)此分析方法對(duì)反應(yīng)相關(guān)物進(jìn)行分析，得出混合物標(biāo)準(zhǔn)樣品的氣相分析圖譜如圖 2-1 所示。

丙醛作為中間產(chǎn)物可與丙醇反應(yīng)生成半縮醛，半縮醛繼續(xù)丙酯。當(dāng)氧化劑氧化性較強(qiáng)、氧化條件劇烈時(shí)，可能生成減少，即乙酸。故在過氧化氫氧化丙醇的反應(yīng)體系中，可能存在的、丙酸、丙酸丙酯和乙酸。因此，對(duì)各物質(zhì)進(jìn)行氣相分析，根對(duì)應(yīng)關(guān)系建立各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以分析反應(yīng)體系中的組分氣相分析得出不同濃度的丙醇所對(duì)應(yīng)的峰面積，結(jié)果如表 3-1表 3-1 丙醇的濃度與峰面積關(guān)系Table 3-1 The relationship of the concentration of n-propanol and the peak ar編號(hào) 濃度/(mg/ml) 峰面積/(mV s)1 20 17739642 50 47327853 100 95949004 150 135176065 200 20562970得出丙醇的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 3-1 所示。

丙醛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

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本文編號(hào)：2765219