酯作為一種重要的化工類原料在食品、香料、添加劑、藥物合成等行業(yè)的需求處在高速增長,其綠色高效合成也廣受關(guān)注。長鏈酯的合成一般以濃硫酸為酸催化劑,在反應(yīng)蒸餾過程中通過Fisher酯化反應(yīng)合成,一方面會因為濃硫酸的強氧化性和脫水性特點,在制備過程中常發(fā)生醚化、碳化等副反應(yīng)產(chǎn)生多種副產(chǎn)物,導(dǎo)致產(chǎn)品酯純度低、著色嚴重;另一方面由于濃硫酸在酯相中的溶解和其強腐蝕性,導(dǎo)致催化劑回收困難,產(chǎn)品酯的后續(xù)處理復(fù)雜并會產(chǎn)生酸性廢液,成為生產(chǎn)過程的潛在安全隱患,增加對環(huán)境的危害。離子液體作為一類新型綠色溶劑,既可用作催化劑,又可用作萃取溶劑;而反應(yīng)萃取作為典型的過程強化方法在提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的同時,強化目標(biāo)產(chǎn)物的進一步分離與提純。因此基于離子液體合成長鏈酯的反應(yīng)萃取過程強化研究具有重要意義。為了快速獲得兼具酸催化功能和萃取功能的離子液體,解決酯化反應(yīng)中依賴經(jīng)驗大量實驗探究合成新型離子液體催化劑存在的盲目性和費時費力低效的問題,提出了基于綜合考慮COSMO-RS熱力學(xué)指標(biāo)、特定功能性、物性預(yù)測和可獲得性指標(biāo)用于酯化反應(yīng)體系的離子液體篩選方法。以己酸和丁醇、異丁酸和異丁醇的酯化反應(yīng)體系為例,在熱力學(xué)指標(biāo)中設(shè)定綜合... 

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 課題背景與意義
    1.2 研究思路
    1.3 研究內(nèi)容
第2章 文獻綜述
    2.1 酯類的合成方法
        2.1.1 羧酸和醇的直接酯化反應(yīng)
        2.1.2 酯交換反應(yīng)
        2.1.3 醛的縮合反應(yīng)
        2.1.4 醇的脫氫歧化反應(yīng)
        2.1.5 羧酸/烯烴的加成反應(yīng)
    2.2 直接酯化反應(yīng)合成酯過程的催化劑
    2.3 過程強化技術(shù)在酯合成過程的應(yīng)用
        2.3.1 反應(yīng)精餾技術(shù)
        2.3.2 反應(yīng)萃取技術(shù)
    2.4 離子液體概述
        2.4.1 離子液體的發(fā)展過程
        2.4.2 離子液體的種類和性質(zhì)
    2.5 離子液體在催化反應(yīng)方向的研究
        2.5.1 離子液體在酯化反應(yīng)中應(yīng)用
        2.5.2 離子液體在酯交換反應(yīng)中的應(yīng)用
        2.5.3 離子液體在其他有機反應(yīng)和材料合成中的應(yīng)用
    2.6 離子液體在萃取分離中的應(yīng)用
        2.6.1 離子液體在共沸體系分離中的應(yīng)用
        2.6.2 離子液體在含復(fù)雜芳香族與脂肪族化合物體系中分離應(yīng)用
        2.6.3 離子液體在生物分子提取中的應(yīng)用
        2.6.4 離子液體在稀土金屬的分離提純中的應(yīng)用
    2.7 離子液體的腐蝕
        2.7.1 金屬腐蝕
        2.7.2 離子液體的腐蝕性
    2.8 文獻總結(jié)
第3章 用于長鏈酯合成體系的離子液體篩選
    3.1 引言
    3.2 研究方法
        3.2.1 離子液體性質(zhì)的預(yù)測熱力學(xué)模型COSMO模型
        3.2.2 用于酯化反應(yīng)體系的離子液體篩選方法
    3.3 酯化反應(yīng)體系的離子液體篩選實例研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 離子液體用于己酸丁酯體系的反應(yīng)萃取
    4.1 引言
    4.2 研究方法
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 實驗步驟與分析方法
        4.2.3 COSMO-RS分析計算
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 含離子液體[BMIm][HSO_4]的三元液液相平衡
        4.3.2 離子液體的催化劑功能的驗證
        4.3.3 己酸丁酯反應(yīng)萃取合成的條件優(yōu)化
        4.3.4 離子液體在酯化體系的反應(yīng)萃取機理的分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 離子液體用于異丁酸異丁酯合成體系的液液相平衡
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 試劑與儀器
        5.2.2 實驗步驟與分析方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 液液相平衡
        5.3.2 COSMO-RS分析
        5.3.3 選擇性和分配系數(shù)分析
        5.3.4 液液相平衡數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)擬合
    5.4 本章小結(jié)
第6章 離子液體用于異丁酸異丁酯反應(yīng)萃取過程設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 反應(yīng)萃取過程的概念設(shè)計
    6.3 研究方法
        6.3.1 基于NRTL模型的反應(yīng)體系熱力學(xué)分析
        6.3.2 基于實驗的反應(yīng)動力學(xué)測定
        6.3.3 基于gPROMS-Aspen聯(lián)用的酯化反應(yīng)反應(yīng)萃取流程的設(shè)計
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 酯化反應(yīng)體系熱力學(xué)分析
        6.4.2 酯化反應(yīng)體系動力學(xué)
        6.4.3 酯化反應(yīng)反應(yīng)萃取流程設(shè)計
    6.5 本章小結(jié)
第7章 離子液體在異丁酸異丁酯合成反應(yīng)體系中的腐蝕
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 試劑與儀器
        7.2.2 實驗步驟與分析方法
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 腐蝕動力學(xué)
        7.3.2 金屬表面微觀形貌
    7.4 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 主要創(chuàng)新點
    8.3 工作展望
附錄A
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]反應(yīng)—萃取技術(shù)促進酯交換法合成碳酸二甲酯反應(yīng)研究[D]. 陳英.河北工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：3703368