产16万吨苯酚丙酮车间AMS加氢工段初步设计.doc

摘 要苯酚丙酮（DBA）又名尼龙酸，是己二酸生产过程产生的副产物，仅国内己二酸生产企业每年就副产混合二元酸40-60万吨。由于其含杂质、水分多，颜色呈绿色或黄褐色，难以利用。国外一般将其送进污水处理装置作焚烧或填埋处理；国内有采用重结晶法回收，但回收率低于60，废水量较大，不仅对环境造成污染，而且也造成资源的浪费。为了物尽其用，本文开展了应用基础研究以C4-C6混合二元酸为原料、对甲苯磺酸为催化剂，制备混合二元酸二甲酯，并利用减压精馏得到纯净的二甲酯。实验中考查了各种反应的影响因素，并利用制备的混合二甲酸二甲酯与异辛醇进行酯交换制备混合二元酸二异辛酯。根据实验数据表明，通过酯化法分离混合二元酸的工艺路线是可行的。酯化的适宜反应条件为：反应时间5.0h，醇酸物质的量比6:1，催化剂用量1.0%混合酸，以此条件，二元酸二甲酯的收率可达89%。酯化所得粗酯可以在压力为40mmHg下进行减压精馏，截取95105下的馏分，为丁二酸二甲酯，截取110120下的馏分，为戊二酸二甲酯，截取145155下的馏分，为己二酸二甲酯。利用精馏所得的二元酸二甲酯，通过酯交换法制得的二元酸二异辛酯的颜色很浅，说明通过酯化法可以有效地分离混合二元酸。关键词：苯酚丙酮；丙酮；酯交换；混合二元酸二甲酯Abstract Mixed dibasic acid (DBA), also known as nylon acid, adipic acid production process by-products, only domestic producers of adipic acid by-product mixture in each of dicarboxylic acid 40-60 million tons. Because of its impurities, water content, the color green or brown, it is difficult to use. Foreign general to be sent to sewage treatment plant for incineration or landfilling; domestic use recrystallization recovery, but recovery was less than 60%, large amount of wastewater, not only pollute the environment, but also a waste of resources. In order to make the best use, this application of basic research carried out to C4-C6 dicarboxylic acid as raw material mixture, p-toluenesulfonic acid as catalyst, prepared by mixing two yuan acid ester, and the use of vacuum distillation to get pure dimethyl ester. Experiment examined the response of various factors, and use a mixture of dimethyl ester prepared with different octanol prepared by mixing two yuan for transesterification ethylhexyl sebacate. According to the experimental data show that, by esterification of dicarboxylic acid mixture separation process route is feasible. Esterification of the appropriate reaction conditions: reaction time 5.0h, alkyd molar ratio of 6:1, 1.0% mixed acid catalyst, in this condition, binary acid ester yield of 89%. Esters derived from crude esterification can be carried out under the pressure of 40mmHg vacuum distillation, the interception of 95 105 under the distillate, as dimethyl succinate, the interception of 110 120 under the fractions for Dimethyl glutarate , the interception of 145 155 under the distillate, is dimethyl adipate. The use of binary distillation from acid ester by transesterification of the binary system were acid-ethylhexyl the color is very light, indicating that by esterification can be effectively separated mixed dicarboxylic acid.Key words: mixed dibasic acid; toluenesulfonate; transesterification; mixed two yuan DimethylII目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1 1.1 课题的目的、意义11.1.1苯酚丙酮的由来11.1.2 苯酚丙酮的利用21.1.3 苯酚丙酮的分离31.1.4 苯酚丙酮二甲酯的用途6 1.2 混合二元酸二甲酯制备的研究7 1.2.1 固体酸H催化法7 1.2.2 硫酸氢钠催化法8 1.2.3 固载磷钨酸催化法8 1.2.4 树脂催化法9 1.2.5 一水硫酸氢钠催化法10 1.2.6 复合固体酸催化法10 1.2.7 杂多酸催化法101.3 本课题的研究内容11第2章 实验部分122.1 实验原理12 2.1.1 酯化反应原理12 2.1.2 减压蒸馏原理12 2.1.3 酯交换反应原理12 2.2 实验仪器设备及试剂13 2.2.1 实验仪器设备13 2.2.2 实验试剂13 2.3 实验装置图14 2.4 实验步骤15 2.4.1 苯酚丙酮二甲酯的合成15 2.4.2 苯酚丙酮二甲酯的分离15 2.4.3 苯酚丙酮二甲酯的应用实验16 2.5 工艺流程框图16 2.6 分析方法16 2.6.1 酸值的测定16 2.6.2 酯化率的确定17第3章 实验记录及数据处理18 3.1 酯化的影响因素选择及其水平的确定18 3.2 酯化正交实验结果18 3.3 数据处理20第4章 实验结果讨论214.1 酯化过程中反应时间的影响214.2 酯化过程中醇酸摩尔比的影响214.3 酯化过程中催化剂用量的影响224.4 苯酚丙酮甲酯的分离与提纯234.5 苯酚丙酮甲酯的应用实验24结论26参考文献27鸣谢2819辽宁石油化工大学本科生毕业论文第1章 引 言1.1 课题的目的意义苯酚丙酮（DBA）又名尼龙酸，是己二酸生产过程产生的副产物，仅国内己二酸生产企业每年就副产混合二元酸40-60万吨。由于其含杂质、水分多，颜色呈绿色或黄褐色，难以利用。国外一般将其送进污水处理装置作焚烧或填埋处理；国内有采用重结晶法回收，但回收率低于60，废水量较大，不仅对环境造成污染，而且也造成资源的浪费。本课题通过酯化法分离混合二元酸不仅反应条件温和而且二元酸二甲酯的收率可达89%。利用精馏所得的二元酸二甲酯，通过酯交换法制得的二元酸二异辛酯的颜色很浅，说明通过酯化法可以有效地分离混合二元酸。因此，本课题不仅大大提高了回收率而且具有良好的环境效益。1.1.1 苯酚丙酮的由来（1）苯酚丙酮的生产路线国内外己二酸生产工艺大多以苯为起始原料，一般先由苯催化加氢制成环己烷，然后用空气氧化制取KA油(环己醇和环己酮的混合物)，或部分加氢生成环己烯，再水合生成环己醇，利用硝酸氧化得己二酸，即二步氧化法；工业上由KA油生产己二酸大多采用硝酸氧化法。另外开发的工艺路线有空气氧化等多种工艺。KA油或环己醇硝酸氧化法在铜、钒催化剂的作用下，用硝酸氧化KA油或环己醇生产己二酸。己二酸收率一般在94%左右，主要副产物是戊二酸和丁二酸(DBA)。这种工艺在2-酸生产中占主导地位，目前国际上主要生产厂家如美国的杜邦公司和孟山都公司、法国的罗那公司、国内辽阳石化都是用KA油进行硝酸氧化；日本旭化成和我国的神马集团用环己醇进行硝酸氧化。我国神马集团、日本旭化成采用65%硝酸多釜反应器串联操作，温度控制在70-90，己二酸结晶采用卧式真空绝热蒸发结晶器，氧化产生的氮氧化合物采用三塔串联吸收，母液酸由浓缩塔浓缩重复利用；阳离子树脂吸附铜、钒催化剂。这套装置的缺点是己二酸结晶器需定期清洗，结晶情况比较严重。另外，由于采用硝酸作氧化剂，易引起氮氧化合物大气污染等问题。法国罗那公司在韩国建成的己二酸装置对结晶器进行了改进，采用新型常压结晶器，从根本上解决了己二酸装置需定期停车清洗结晶器的难题。意大利RADICI公司生产己二酸，采用独特的铜、钒催化剂回收工艺，从而不需要设置阳离子树脂吸附塔回收催化剂。美国杜邦公司和孟山都公司的氧化反应器则采用二级高、低温反应器，低温反应器为列管式反应器(反应温度80)，高温反应器为空塔式反应器(反应温度110)，结晶器采用立式连续真空蒸发结晶器，11.5个月需停车一次。环己烷法是目前世界上己二酸生产中主要采用的方法，产量占总产量的90%以上，原料为苯。环已烷法共分两步进行，第一步为苯加氢作环已烷，世界上共有两工艺，一种为气相加氢，一种为液相加氢。美国普遍采用前一种工艺，西欧和日本则多采用液相加氢工艺，目前辽化的环己烷技术采用欧洲技术加上公司本身的技术改进，为液相加氢工艺，较原引进时工艺技术指标先进，操作稳定。第二步环已烷氧化制备醇酮的生产路线，根据过程中是否加入催化剂分为：催化氧化和无催化氧化。催化氧化又可根据催化剂品种的不同而分为钴盐氧化法和硼酸氧化法。（2）废酸水的由来及利用现状辽阳石油化纤公司化工引进的法国无催化氧化生产工艺，是以环己烷为原料，先空气氧化得到环己醇和环己酮混合液，然后再用硝酸氧化制得己二酸。在生产环己醇和环己酮的过程中，总有相当部分的环己烷要转变为副产物，副产物的组成十分复杂，包括16个碳原子的一元酸、二元酸、含氧酸、酯类、缩聚物及少量低级醇、酮、醛等。副产物分两大部分从装置排出，大部分通过水洗除掉形成BI废酸水，排到污水处理装置处理。其余部分随产物进到精馏系统，最后以焦油(X油)形式排出。目前工业上环己烷氧化废碱液的处理方法主要有焚烧法和化学法两种。焚烧法是将有机废碱液加入蒸发锅内，加热浓缩去除20%60%的水分。浓缩物放入焚烧炉内加热至250300，直至浓缩物自燃，停止加热。利用浓缩物燃烧时的热量浓缩新的废碱液。当浓缩物燃烧完毕，在温度700800下继续加热0.53个小时。焚烧物即成碳酸钠成品。这种方法比较简单，但是它不仅产生二次污染，而且资源浪费严重，显然不值得提倡。1.1.2 苯酚丙酮的利用目前，许多生产厂家都没有专门回收DBA的车间或分厂，DBA产量较为可观，售价也较便宜。国外一般将其送进污水处理装置作焚烧或填埋处理，国内有采用重结晶法回收，但回收率低于60，废水量较大，不仅对环境造成污染，而且也造成了资源的浪费。对DBA进行综合利用既可节约资源，又有利于保护环境。但由于DBA含杂质和水分多，颜色呈绿色或土黄色，不利于对DBA进行综合利用12。近年来，国内外对混合二元酸进行了一系列的研究和综合利用，主要包括DBA的分离纯化和DBA的酯化，即利用DBA合成增塑剂和混合二元酸二甲酯（DME）等。其中，二元酸二甲酯的合成及应用是利用混合二元酸的一个重要途径。1.1.3 苯酚丙酮的分离长期以来，国内外科研及工程技术人员对C4C6混合二元酸的分离与纯化工艺的研究较多，取得了丰硕的成果。并对其进行分析与研究。现将收集到的国内外C4C6混合二元酸的分离与纯化技术列述如下。(1)酯化蒸馏法蒸发蒸发工艺是浓缩、冷却、结片而制取C4C6混合二元酸。酯化酯化所用的醇是C1C4醇中的一种醇，酯化催化剂是一种无机酸类，包括固体超强酸。酯化反应温度为60-140，应压力为常压。酯化反应经过一个分馏塔不断除去反应所生成的水，与水一起出来的经分离后的回收醇返回到酯化釜中，反应趋向完全。精馏精馏工艺是把混合二元酸酯经过一个精馏塔分离为单体二元酸酯。精馏是在减压下进行的。水解水解工艺是将单体二元酸酯分别放入水解釜中，各自加入一定量的水进行水解。水解反应在沸腾温度下进行，同时连续取出反应生成的醇，使水解反应趋向完成。取出的醇返回到酯化工艺过程中。水解反应结束后使二元酸溶液冷却结晶，然后各自经过滤器得到纯的相应单体二元酸。(2)脱水蒸馏法乙酸酐和混合二元酸以0.75:1的质量比例混合，加热回流反应3h，然后在120蒸出乙酸，再在减压条件下蒸出残余乙酸和乙酸酐后，分别收集160165(5.333kPa)、163164(2.533kPa)两个馏分，前者为丁二酸酐，后者为戊二酸酐。反应残液用热水溶解，然后冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到己二酸。方法可行，接利用混合二元酸获取有用的产品，达到分离混合二元酸的目的3。根据戊二酸与丁二酸、己二酸在冷水中溶解度的不同进行分离，将混合二元酸溶解于水中，冷却，析出丁二酸和己二酸晶体，用布氏漏斗抽滤，分离出晶体。滤液通过阳离子交换树脂交换脱除金属离子，然后用活性炭脱色。滤液浓缩，得到淡粉色固体，为戊二酸粗产品，浓缩后产品纯度不够理想，为进一步纯化，根据戊二酸易脱水形成相应酸酐，而酸酐易通过减压蒸馏的方法进行纯化，所以将其粗产品制成酸酐。将戊二酸粗产品与乙酸酐一起加入圆底烧瓶，在水浴上加热回流，然后用冷水充分冷却，析出戊二酸酐晶体，抽滤，晶体在室温下自然干燥，然后减压蒸馏，收集149-152的馏分(1.3kPa)，水解为戊二酸，测其熔点为97-99。这样得到的产品纯度较高，而且涉及的化学反应及操作均较为简单4。(3)氨化蒸馏法在170-230，无水氨气与混合二元酸中的戊二酸、丁二酸反应生成相应的戊二酰亚胺和琥珀酰亚胺，所用无水氨气的量应能使戊二酸和丁二酸全部氨化，而且其量小于能使戊二酸、丁二酸和己二酸全部氨化的量，这些二酰亚胺可用蒸馏、分步结晶或溶剂萃取的方式从氨化混合物中分离出来，混合二元酸中的己二酸组分主要是以己二酸的形式回收。在温度为170-215，压力小于3.33kPa的条件下蒸馏分离氨化的混合物5。(4)直接减压蒸馏法直接蒸馏分离C4C6混合二元酸容易发生副反应，造成损失，影响纯度。因此对直接蒸馏法进行改进：混合二元酸溶液冷却至10，将己二酸结晶出来，但大部分丁二酸、戊二酸仍保留在母液中，然后离心分离。母液中主要含有戊二酸、丁二酸及少量的己二酸，然后进行间歇蒸馏，在6.27kPa残压，汽相温度125的条件下，采出丁二酸，压力不变，在230条件下采出戊二酸。(5)萃取(浸取)法用适量的水溶解混合二元酸固体，使水溶液结晶以获得高纯度的己二酸晶体(纯度为98%)和母液1，使母液1结晶以获得粗己二酸(纯度为85%)和母液2，将母液2蒸发浓缩以获得固体1，用单环芳烃(苯)浸取此固体1以溶解其中的戊二酸,将浸取液中的溶剂蒸发得到戊二酸。不溶于单环芳烃(苯)的固体2在低分子量脂肪族酮类溶剂(如丙酮)中重新溶解，使酮类溶液结晶以获得高纯度的丁二酸(纯度为98%)6。混合二元酸中己二酸含量约为12%-24%，戊二酸含量约为50%-74%，丁二酸含量约为13%-25%。从此混合二元酸中分出单体二元羧酸的方法为：将混合二元酸溶解于热水中，冷却，收集结晶。结晶中丁二酸含量超过50%，己二酸含量约为20%-45%，滤液含有大部分的戊二酸。用二异丙醚溶解结晶中含有的少量戊二酸后得到固体，然后用55%-65%的硝酸溶液溶解此固体，冷却并收集结晶出的丁二酸。蒸发脱除硝酸，浓缩水溶液，冷却并收集结晶出的己二酸7。先用苯、硝基苯或氯仿浸取混合二元酸分离出戊二酸，然后用由水、环己醇和环己酮组成的萃取剂(水的质量与环己醇和环己酮的质量比为0.1-20)，从含有丁二酸和己二酸的水溶液中萃取出己二酸，萃取温度为20-120。从有机相中回收己二酸，剩余的有机相用作空气或硝酸氧化生产己二酸的原料，再冷却溶液以结晶出高纯度(99.8%)的己二酸。向混合二元酸溶液中加入足够不溶的溶剂以形成水-溶剂比在0.05-5的混合物1。溶剂是C6C15的饱和脂肪醇和由其与乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、己二酸、戊二酸、丁二酸生成的酯。将混合物1分离成水相1和溶剂相1。将足够的水加入溶剂相1以形成水-溶剂比在0.110的混合物2。将混合物2分离成水相2和溶剂相2，从水相2中回收己二酸。从丁二酸和戊二酸的水溶液中分离出丁二酸的方法为：向水溶液中加入足够不溶的溶剂以形成水-溶剂比在0.05-5的混合物3，溶剂同前。将混合物3分离成水相3和溶剂相3；从水相3中回收丁二酸。向溶剂相3中加入足够的水以形成水-溶剂比在0.110的混合物4，将混合物4分离成水相4和溶剂相4，从水相4中回收戊二酸8。(6)结晶法通过蒸发脱除混合二元酸溶液中的硝酸，从剩余的母液中结晶出己二酸和丁二酸，使戊二酸留在溶液中。结晶过程分为两个阶段：一个阶段温度为4555，另一阶段温度为2030。结晶出的丁二酸脱水生成丁二酸酐，通过蒸馏把丁二酸酐和己二酸分开。从剩余的母液中结晶出戊二酸，结晶分为两个阶段，一个阶段温度为1020，另一个阶段温度为20309。(7)脱水法通过脱水可使二元酸在有机溶剂中饱和并析出晶体，可通过蒸发、过滤或膜渗透等方法进行脱水，也可通过吸收和吸附如利用3A分子筛或多孔硅胶进行脱水。对脱水后的含酸溶剂进行冷却，利用离心过滤机过滤或沉降池使有机溶剂与固体酸分离，并通过干燥等手段进行酸类的分离与纯化。可用适宜溶剂分离丁二酸和己二酸10。(8)尿素加合结晶法当混合二元酸中己二酸的含量为07%时，加入的尿素与混合二元酸的物质的量比应为1.2-1.5，溶液中戊二酸与丁二酸的质量比1.2。当混合二元酸中己二酸的含量为7%30%时，加入的尿素与混合二元酸的物质的量比应为1.51.8，戊二酸尿素加合物从溶液中沉淀出来；溶液中戊二酸与丁二酸的质量比1.4。混合二元酸与尿素的反应可在水、醇、酮或酯中进行。为了分离母液中的丁二酸和己二酸，向已经分离出戊二酸尿素加合物的滤液中再加入最初二元酸量0.22.0倍的尿素，经加合、冷却结晶，析出丁二酸尿素加合物。过滤将其分离出来，后对母液进行浓缩以沉淀出己二酸和己二酸尿素加合物，用脂环族醚处理己二酸尿素加合物以得到粗己二酸，粗己二酸通过重结晶得到高纯度的己二酸。二元酸尿素加合物分离方便，易用过滤的方式从溶液中分离出来。可用离子交换树脂或脂环族醚分解二元酸尿素加合物为单体二元酸和尿素，常用强酸性离子交换树脂。用热水或热的有机溶剂使强酸性离子交换树脂上吸附的尿素脱附11。1.1.4 苯酚丙酮二甲酯的用途混合二元酸二甲酯是由三种二价酸酯组成的混合物(DBE)，俗称尼龙酸二甲酯，包括琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯。混合二元酸二甲酯为无色透明液体，毒性低，溶解能力强，能生物降解，沸点高，可作为高效环保溶剂，广泛应用于烟草、医药、橡胶、塑料、高档汽车烤漆、彩色钢板涂料、木器涂料、家电涂料等。混合二元酸二甲酯也可以作为医药、染料和香料行业中重要的有机中间体，应用于分析仪器的固定液高档涂料、稀释剂、化学反应的溶剂等12。现举出几个典型的例子。（1）木器涂料 DBE沸点高，馏程长，可以帮助调节挥发速度，改善溜平，防止白雾、针孔等表面缺陷出现。DBE和常规溶剂如乙醇，丙酮，丁酯，乙二醇醚类具有良好的相溶性。在环保安全性能方面，DBE将是传统溶剂如卤代烷（三氯乙烷、氯甲烷等），酮（环己酮、异佛尔酮等），甲苯等溶剂的良好替代品。（2）烤漆工业 DBE有特殊的挥发性，随着温度的升高，DBE的挥发速度比其它溶剂提高的更快，即在挥发过程的前半段DBE挥发慢，后部分挥发快，这样允许更有利烘干过程，溶剂挥发更平均，有利于改善溜平、光泽，消除表面缺陷。 （3）油墨工业 有些油墨如SCREEN INK 中常常需要有高沸点溶剂，如ISOPHORONE，但其毒性大，臭味浓，而DBE却可以弥补着方面的缺陷，加以取代。 （4）树脂工业 DBE 具有低黏度，其一可降低树脂的黏度而无需降低分子量或者固含量，其二在保持同一黏度时，可提高固含量。利用DBE这一特点，可生产出高固体份，低黏度的树脂。 （5）工业清洗剂 DBE可有效的清除设备和工作区残留部分固化漆。DBE无论单独使用还是同其它溶剂混合，都是溶解聚氨酯、丙烯酸、环氧、聚酯和醇酸脂的良好溶剂，它还可以除去聚氨酯、不饱和树脂和弹性体。（6）储存储存DBE并不需要特别注意事项，没有腐蚀性，没有光化学反应性，应归类为非有害物质，而且燃火性低，可分类属非易燃品。1.2 苯酚丙酮甲酯制备的研究二元酸二甲酯的合成目前主要是使二元酸在浓硫酸催化作用下与甲醇酯化而得到，这种采用浓硫酸催化酯化的工艺存在许多问题，例如设备腐蚀，副产剧毒的硫酸二甲酯以及后处理较繁锁，环境污染严重等。目前，也有以水合硫酸氢钠、杂多酸、磷钨酸等为催化剂，通过酯化反应制备该化合物的报道。1.2.1 固体酸H催化法 该方法以固体酸H代替浓硫酸用于二元酸二甲酯的合成，旨在寻找一种可以代替硫酸的新型实用催化剂。通过对催化剂的比较，对反应时间、酸醇比、催化剂浓度以及催化剂使用寿命对反应影响的考察确定了固体酸H催化合成混合二元酸二甲酯的最适宜条件。对于酯化反应，适当地延长反应时间，有利于反应正向进行。但由于酯化反应是一个平衡反应，一旦反应达到平衡，即使再延长反应时间，也无法提高其转化率。因此，考察了时间对酯化反应的影响，确定了适宜的反应时间。增大反应物的浓度，可使反应正向进行。因此可通过提高酸醇比来提高转化率。催化剂的浓度与使用寿命对反应也有很大影响。该方法固体酸H具有催化活性高、易分离、工艺简单、不腐蚀设备、循环使用及减少污染等优点，是一种可以替代浓硫酸的理想新型催化剂。确定了混合二元酸二甲醋的最佳合成条件为反应时间：300min；酸醇比：1:4；催化剂浓度：10；反应温度：甲醇回流温度7276。在最佳条件下，二元酸二甲酯转化率可达96.38，催化剂可连续使用六次以上，转化率不低于9613。1.2.2 硫酸氢钠催化法该方法以混合二元酸和甲醇为原料，以硫酸氢钠为催化剂，合成了混合二元酸二甲酯。考察了醇酸量的比反应温度、催化剂用量、反应时间对混合二元酸二甲酯收率的影响。固定催化剂量和混合酸量，在回流温度下考察了醇酸量的比对酯化反应收率和残渣率的影响，随着醇酸量的比的增加，混合酸二甲酯的收率逐渐降低，残渣率逐渐升高，这是由于醇酸量的比增加，甲醇体积分数增加，反应体系回流反应温度降低所致。反应时间对酯化反应收率和残渣率的影响，在相同条件下，随着反应时间的增加，混合二元酸二甲酯的收率也逐渐增加，残渣率逐渐降低。反应温度对酯化收率的影响，随着温度的升高，酯化反应收率也升高，残渣率降低。固定醇酸量的、反应时间和反应温度，考察催化剂用量对酯化反应收率和残渣率的影响，甲酯收率随催化剂用量增加而增加，随着催化剂的增加，混合二元酸二甲酯的收率反而降低。反应温度低于80将使混合酸二元酸二甲酯收率下降；提高醇酸量的比使反应温度下降，导致二甲酯收率降低；酯化时间以4h为宜，继续延长反应时间将引发副反应；硫酸氢钠催化剂适宜的使用量为2030g（/mol酸）。单次酯化，混合二元酸二甲酯收率最高为80。1.2.3 固载磷钨酸催化法该方法是以固载型磷钨酸催化剂催化混合二元酸(DBA)和甲醇反应合成混合二元酸二甲酯(DBE)。考察了催化剂用量、醇酸物质的量比、反应时间及带水剂等因素对酯化率的影响。固定催化剂用量、反应时间，考察醇酸比(指物质的量比)对酯化率影响，随着醇酸比的增加，酯化率也随之增加，当醇酸比为3.5:1时，酯化率达到最大值；当醇酸比达到4:1时，由于体系温度太低，达不到反应的温度，反应过程中一直没有水从体系中分出，酯化率很低。固定醇酸比、反应时间，考察催化剂用量对酯化率的影响，当催化剂小于一个特定值时，酯化率随着催化剂用量的增大而增大，反之则基本没有变化。反应时间对酯化率的影响，当反应达到某一时刻时，随着时间的延长，酯化率没有明显变化。带水剂以甲苯效果较好，带水剂量过多，则会导致体系温度过低，无法达到甲苯-水共沸点，反映效果欠佳。磷钨酸固载后，能把催化剂从反应介质中简单分离出来，催化剂经过处理，可以再进行酯化反应，从而解决了催化剂的回收和重复使用的问题。该方法以固载磷钨酸为催化剂实现了混合二元酸与甲醇的酯化反应，反应中，以PW12/SO2酯化率可达93.914。1.2.4 树脂催化法长期以来，工业生产尼龙66副产的混合二元酸都没有得到很好地利用，这不仅造成了严重的资源浪费，而且潜藏着环境污染。利用其生产的混合二元酸二甲酯可用于木器涂料、树脂、脱漆等，是一种低毒、能生物降解的环保溶剂。催化剂强酸性阳离子交换树脂是一种高分子磺酸，价廉易得，对设备不存在腐蚀，不会污染环境，不会引起副反应，树脂可以重复使用、回收和再生，可使生产连续化，操作方便，可降低生产成本，提高经济效益。己二酸生产过程中副产的混合二元酸可直接用于合成混合二元酸二甲酯，适宜合成条件为：催化剂用量为混合二元酸质量的1.0，醇酸摩尔比为4:1，反应时间为3.5h，酯化温度为105。所用催化剂强酸性阳离子交换树脂价廉易得，对设备不存在腐蚀，不会污染环境，不会引起副反应，树脂可以重复使用、回收和再生，可使生产连续化，操作方便，可降低生产成本，提高经济效益。以工业生产尼龙66副产物C4C6混合二元酸为原料，强酸性阳离子交换树脂为催化剂，合成混合二元酸二甲酯。对催化剂用量、反应时间、醇酸摩尔比等影响产率的因素进行了考察，确定了最佳反应条件。在此条件下，工艺操作简单，反应条件温和，产率高达90以上，具有一定的工业应用价值15。1.2.5 一水硫酸氢钠催化法近年的研究结果表明，一水硫酸氢钠在多种有机反应中均表现出优异的催化活性，由于一水硫酸氢钠易溶于水，水溶液呈强酸性，但不溶于有机酸和醇的反应体系，因而可用作催化羧酸与醇的酯化反应。该催化剂具有反应液可直接与催化剂分离，反应后处理工艺简单，操作使用方便，对设备腐蚀和环境污染较小，催化活性好等优点。在一水合硫酸氢钠催化剂作用下，酯化产率达99.6416。1.2.6 复合固体酸催化法用该方法制取混合二元酸二甲酯的最佳合成条件为：甲醇/混合二元酸摩尔比为3.4，复合催化剂加入量为DBA质量分数的1.5，酯化反应时间4h，100gDBA中加入载水剂50mL、DME收率为87。所得DME产品为无色澄清透明液体，其中含丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯的质量分数分别为11.0、14.0、73.8。酯化反应结束后分离出的复合固体酸催化剂，未经再生，可重复使用5次，收率仍有75；如催化剂经再生，则重复使用5次，DME收率可达80。可见该催化剂稳定性及可重复性良好17。1.2.7 杂多酸催化法该方法采用酸化法合成了硅钨酸和磷钨酸，分别采用回流吸附法和等体积浸渍法制备了PW12/C和PWIZ/5102，并通过IR、XRD、TG-DSC以及Hammett对其进行了表征。制得的杂多酸具有Kgegin型结构，载体的引入及制备方法的改变不影响杂多酸的结构，酸强度与负载前相接近。从X衍射图可以看出HPW在硅胶载体上的分散效果要好。研究了提高磷钨杂多酸收率的方法，将磷钨酸的收率提高到了86。通过探针实验考察几种催化剂的催化活性。非负载型杂多酸催化剂具有很高的催化活性，反应呈均相；负载型杂多酸催化剂也具有很高的催化活性，载体、制备方法、活化温度的改变其催化活性不尽相同。采用回流吸附法制得的负载型催化剂的活性要高于采用等体积浸渍法制得的负载型催化剂；WP2/5102的活性要高于WP12C/；活化温度为350的负载型磷钨酸催化剂的活性要高于420、500、550活化温度下制备的催化剂；20负载量的负载型催化剂的活性相对较高。该方法HPW、Pw12C/和PW12/5102为催化剂，混合二元酸(DBA)与甲醇为原料，合成混合二元酸二甲酯(DBE)。通过单因素实验和正交实验，确定了合成DEB的最佳工艺条件：HPW作催化剂时，最优方案为醇酸摩尔比为3.5:l，催化剂用量为反应体系总质量的0.6，反应时间210min，酯化率可达95.4；PW12/C作为催化剂时，最优方案为醇酸摩尔比为3.5:1，催化剂用量为反应体系总质量的5反应时间270min，酯化率可达92.6；WP12/5102作为催化剂时，最优方案为醇酸摩尔比为3.5:1， DBA合成DBE，从而成为解决DBA回收以及环境污染等问题的有效途径18。通过一些摸索实验和查阅相关文献,确定考察三个对酯化反应的因素和考察的范围，并依此设计了三因素四水平正交实验表，见表3-1。表3-1 三因素四水平正交实验表水平实验因素反应时间/h醇酸摩尔比/mol:mol催化剂用量/%134:10.5245:10.8356:11.0467:11.23.2 酯化正交实验结果按表3-1设计的方案，以产品二元酸二甲酯的收率为主要目的参数，进行正交实验，结果见表3-2。表3-2 正交实验结果表因素A反应时间/hB醇酸摩尔比/mol:molC催化剂用/%酯化率/%实验134:10.560.1实验235:10.866.5实验336:11.075.9实验437:11.276.5实验544:10.871.2实验645:10.575.6实验746:11.282.5实验847:11.083.3实验954:11.084.1实验1055:11.286.3实验1156:10.589实验1257:10.891.5实验1364:11.284.8实验1465:11.086.5实验1566:10.891.2实验1667:10.589.1均值169.75075.05078.450均值278.15078.72580.100均值387.72584.65082.450均值487.90085.10082.525极差18.15010.0504.075从正交实验结果极差分析可以看出，影响收率因素从大到小依次为：反应时间、醇酸摩尔比及催化剂用量。由实验结果的均值数据可以看出，二元酸二甲酯在实验考察范围内的最佳酯化条件为A4B4C4，收率的计算酯化反应的收率计算公式为：其中，A为实际所得产品的质量，B为理论应得产品的质量参考文献1 邓剑如，单婷婷，陈浪，等. 用混合二元酸制备混合酸二甲酯J. 化工环保，2008，28（1）：74-76.2 Shen Guoliang. Study on separation of mixture of binary a cid by extraction crytallization method.In:Advance in environmental engineering and chemical engineering. Guang Zhou: South China University of Technology, 1997: 161-165.3 赵运胜，沈国良，徐铁军