【间氯苯甲酸的合成实验探究10000字】

间氯苯甲酸的合成实验探究目录TOC\o"1-3"\u前言 11文献综述 21.1重氮化法 21.2光氯化水解法 31.3化学氧化法 41.3.1Na2Cr2O7氧化法 41.3.2化学氧化法的优点和缺点 41.4液相空气氧化法 41.4.1反应历程 51.4.2常压液相氧化反应 61.4.3加压液相反应 71.4.4空气液相氧化的优缺点 71.5其它合成方法 82实验 82.1仪器和试剂 82.1.1试剂与原料 82.1.2实验仪器 92.2反应方程式 92.3合成方法 102.3.1实验步骤 102.3.2实验设置 102.3.3产物的分析检测 113结果与讨论 123.2反应温度的影响 123.3反应时间的影响 143.1投料方式的影响 153.4搅拌速率的影响 163.5正交实验 174结论 18参考文献 19前言间氯苯甲酸作为一种市场前景广阔的精细化工中间体，对其合成价值展示着诱人的前景，根据对市场的调研，氧化法和氯化法是目前生产间氯苯甲酸厂家制备间氯苯甲酸的主要方法。但氯化法反应时间长，且废气、废水多，收率低，不适应工业化生产。传统的氧化法也存在一些诸如环境污染严重、对设备腐蚀等问题。而仿生催化氧化法，因原材料成本低，工艺操作简单易行，实现了反应介质、催化剂、氧化剂向绿色化方向的发展，自然地成为人们研究的热点。通过对几种合成方法的比较得知，仿生催化氧化氯代甲苯制备间氯苯甲酸是一种比较有前途的方法。在环境保护备受关注的今天，寻找制备间氯苯甲酸的绿色合成方法将是未来制备间氯苯甲酸发展的方向。间氯苯甲酸是精细有机合成中间体，用于合成染料、医药及其他的化学品。[1]主要作为医药中间体，用于合成抗抑郁症药盐酸安非他酮的关键中间体α-溴代间氯苯丙酮[2]。化学试剂氧化法在早期因其具有工艺简单和操作条件温和等优点而应用，但这些氧化剂对设备腐蚀严重，容易引起副反应，且这些重金属易造成环境的污染，所以这些方法在工业上慢慢被全球淘汰[3]。与传统的化学氧化剂氧化法相比较，相转移催化氧化法尽管产率高，条件温和，反应选择性高，不足的地方是催化剂的选择较繁琐，反应的后处理复杂，而且生产周期比较长，对设备也有腐蚀作用[3]。80年代以来，相转移催化在氧化反应中已有应用。重氮化法所用原料是氨基苯甲酸，因为氨基苯甲酸是生产糖精钠的副产物，目前来源很少，所以原料的供应问题限制了此法的工业生产。氯化法是继相转移催化法近几年才兴起的方法。氯化法也称作光氯化水解法这种方法的成本较低，间氯苯甲酸的产率较高，且三废少。但是反应的后处理比较复杂，间氯苯甲酸与副产品也难分离。1文献综述据资料报道[1-2]，邻氯苯甲酸的工业制备可分为氧化法、重氮化法及光氯化水解法等，其中氧化法又可分为化学氧化法、气相氧化法和液相氧化法，下面对各种方法加以简单地介绍。1.1重氮化法此工艺[2-3]是以苯醉为原料，首先与氢氧化钠和氢氧化胺进行酞胺化反应，经次氯酸钠降解，生成邻氨基苯甲酸钠，中和、精制而得邻氨基苯甲酸；然后经桑德迈耶尔(Sandmeyer)转化反应，得邻氯苯甲酸粗品，经精制后得成品，其主要反应式如下：降解反应：重氮化反应：桑德迈耶尔(Sandmeyer)反应：目前国内传统的方法是用生产糖精的副产物邻氨基苯甲酸经重氮化等过程来制备，重氮化法的优点是反应条件较为温和，缺点是原料来源比较受限制，工艺路线较长，成本高，产生的废水、废气多，污染环境。1.2光氯化水解法光氯化水解法是以邻、对氯甲苯为原料，先经光氯化生成邻、对氯三氯甲苯，再水解为邻、对氯苯甲酸。以邻氯苯甲酸合成为例，工业上目前生产邻氯三氯甲苯，是在三氯化磷催化剂存在下通氯气制得，其反应式如下：苯环侧链甲基上的氯相当活泼，在弱碱性缚酸剂或酸性催化剂的存在下可进行水解反应，邻氯三氯甲苯水解制邻氯苯甲酸的反应如下：此方法关键在于制备邻、对氯三氯甲苯，合成方法目前主要有下列三种：热氯化法、光氯化法、催化氯化法。热氯化速度慢、环上取代副产物多；催化氯化由于催化剂通常易溶于产品中，在后处理过程中要用水洗方式除去，这就带来了环境污染问题。沈群等[4]报道了在塔式反应器中，以邻氯甲苯为原料经光氯化反应合成邻氯苯甲酸的生产工艺，对其影响因素进行了讨论，并确定了最佳光氯化反应条件：紫外光照射，反应温度为130℃~140℃，反应时间为2h。同样，刘诗飞[5-6]、章亚东[7]等研究了用塔式反应器由邻氯甲苯经催化光氯化合成邻氯苯甲酸的工艺路线，着重考察了影响反应的主要因素，确定了最佳的反应条件：紫外光照射，反应时间2h，，反应温度130~140℃，催化剂用量为邻氯甲苯的2%，产品收率达70%。另外吕敬辉[8]等通过改进氯化工艺使得反应收率提高。优化工艺条件为：反应温度90~100℃，催化剂加入方式为连续滴加，水解反应温度110~120℃，氯化收率为90.6%，水解收率为88.3%，总收率为80.0%。但仍存在许多问题，如氯化反应时间较长及物料回收比较困难。文献[9]采用在内环流反应器中：以对氯甲苯为原料光氯化制备对氯三氯甲苯。考察了不同氯气流量、不同氯化温度对对氯甲苯侧链光氯化反应的影响，得出了对氯甲苯的侧链光氯化反应规律。催化光氯化法具有工艺流程短，操作条件简单，反应条件易于控制，原料易得，反应收率高等诸多优点，但其生产成本高，腐蚀设备严重，产生大量废液、废气，污染环境，逐渐被各工业国淘汰。1.3化学氧化法化学氧化是指利用空气和氧以外的氧化剂，使有机物发生氧化的反应。对于本体系，具体可以分为以下几种：1.3.1Na2Cr2O7氧化法重铬酸钠[10]作为强氧化剂，通常是在各种浓度的硫酸中使用。其氧化反应方程如下：俄国专利[11]在加压加热条件下，在Na2Cr20：水溶液中氧化邻氯甲苯，滤液经过酸化析出邻氯苯甲酸，然后通过蒸馏除水使得硫酸钠结晶析出，没有反应的Na2Cr2O7在水溶液中下次循环使用。由于重铬酸盐价格较贵，含铬废水处理费用较大，重金属回收困难，对环境污染严重，因此许多重铬酸盐氧化法己逐渐被其他氧化法所代替。1.3.2化学氧化法的优点和缺点化学氧化法的主要优点是反应条件比较温和，容易控制，操作简便，方法成熟。只要选择合适的化学氧化剂，就能获得良好的结果。由于化学氧化剂氧化能力强，故一般不需要催化剂。且化学氧化法具有高度的选择性，对产量小，价值高的精细化工产品，化学氧化法有着广泛的应用。化学氧化法的缺点主要是氧化剂价格较高，虽然某些氧化剂的还原产物可以回收利用，但仍存在废水的处理问题。另外，化学氧化大都采用分批操作，设备生产能力低，有时对设备腐蚀严重。由于以上缺点，曾用化学氧化法生产的大吨位产品，如苯甲酸、苯醉、甲酸等，现在都已改用空气氧化法。1.4液相空气氧化法由于纯氧或者空气比较易得并且价格便宜，所以石油化工领域广泛地利用它们来进行氧化反应。其中空气液相氧化法是80年代兴起的方法。它通常以低级脂肪酸为溶剂，过渡金属化合物和溴化物为催化剂，由空气或氧气氧化烷基芳香烃制取芳香族羧酸，即Amoco法。邻氯甲苯空气氧化制备邻氯苯甲酸反应方程式如下：烷基芳烃被氧化成相应的羧酸时，溶剂以醋酸为最好，催化剂中钻盐是具有最大活性和收率的金属离子，比铬、锰、镍等效果要好。用溴化钠或者四溴乙烷等作为助催化剂，因为溴化钠在醋酸中生成溴化氢，溴化氢可以作为可再生的链引发自由基的来源，从而促进反应[2]。所以大部分工作者都是以冰醋酸作为溶剂，醋酸钻、醋酸锰作为催化剂，溴化钠作为助催化剂来进行研究。1.4.1反应历程空气液相氧化反应的实质[6][12]是氧由气相溶解进入液相，在液相中进行反应。液态烃类在Co，Mn或Cr的醋酸盐(或丙酸、丁酸及环烷酸盐)的催化作用下可以与氧直接发生反应，由于氧分子的离解能D是494KJ/mol，比任何碳-氢键的离解能都高，因此氧化过程首先是发生碳一氢键的均裂，形成烷基自由基。其反应历程包括链引发、链传递和链终止三个步骤。(1)链引发：引发可以借助于热量，也可以被变价金属离子所催化。此阶段生成R·，提供了链传递物。(2)链传递：持续生成R·，使得反应继续进行。(3)链中止：有一个游离基销毁就有一个链反应中止，从而使反应速度减慢直至停止。在醋酸溶剂中，当加入溴化物作为助催化剂时可以提高催化剂的催化能力，可以产生溴游离基，促进引发反应。为了增大空气或氧气在溶剂中的溶解度，提高选择性，有时在加压下进行反应。根据反应压力的不同，可以分为常压液相氧化和加压液相氧化。1.4.2常压液相氧化反应文献[13]在温和条件下(1个大气压，950C)液相氧化邻氯甲苯，以醋酸作为溶剂，0.5~1.5mol/L的邻氯甲苯+0.04~0.06moULCo(OAC)2+0.045-0.065mo1/L的NaBr反应2小时，最终可以得到约100%的转化率，97~98%的产率，99%的纯度，过程中有少量的邻氯苯甲醛生成。文献[14]在常压，100℃下利用自制的催化剂THICA氧化对氯甲苯。催化剂制备过程为：1，1’-二拨基咪哇(165mtuo1)和O-苄基轻胺(150mmol)在250ml毗陡中室温下搅拌1h，60℃下搅拌6h，90℃下搅拌5h，在低压下移出溶剂直至混合物为100克，加入缓慢加入500m1的水使得晶体析出，过滤，用水、醋酸和正己烷洗，再重结晶，真空干燥，得到TBTA5.1克，之后在二嚷烷中氢化，最终得到THICA产率90。反应过程为：3mmol对氯甲苯在5m1醋酸中加入5mol%的THICA和0.5mo1%的醋酸钻，在常压，1000C下反应14h，最终可以得到99%以上的转化率和产率。宋夏辉[3]等介绍了以邻氯甲苯为原料一步催化氧化制备邻氯苯甲酸的方法。在四口反应瓶中加入邻氯甲苯30g，催化剂(自制)6}0，溶剂80g，搅拌加热。温度保持在100-1300C，通入氧气(空气)，氧气流量为O.SL/min，反应时间为7小时。最后得到的产品总收率为93%。该方法具有工艺路线短、成本低，收率高等优点，缺点是反应时间比较长。文献[15]报道了在玻璃氧化塔中，400克对氯甲苯与0.6克环烷酸钻和Sml工业溴素在165℃下反应2h左右，当有白色晶体析出时停止反应。对氯苯甲酸含量可以达到99，收率96.5%。1.4.3加压液相反应为了增加氧气在液相中的溶解度，以提高氧化反应速率，一般采用加压反应。文献[16]研究了在液相中由氧气氧化对氯甲苯制备对氯苯甲酸。研究了催化剂的配比、反应物的浓度、溶剂的含水量以及温度、压力对反应产率的影响。为了解决设备腐蚀问题，以添加了少量丁酸的芳香性卤代烃作为溶剂，以醋酸钻、醋酸锰和溴化物为催化剂，反应在0.5~0.7MPa下进行，最终可以获得产率92.7%，含量99.2%。武汉大学马玉龙[17]等用自制多组分催化剂合成了邻氯苯甲酸，并对催化剂和反应条件进行了研究。在300mL不锈钢高压釜中加入200g邻氯甲苯和适量自制多组分催化剂，控制反应温度135℃。空气流量大小一般控制在250mL·min，反应约6h。反应完成后按照己转化的邻氯甲苯计算，邻氯苯甲酸收率98.1%，含量为99.05%。专利[18]介绍了具体的催化剂组成和用量，主催化剂用的是环烷酸钻。另外作者在文章[19]中详细讨论了类似反应条件下的搅拌速度、压力、温度等对反应速率的影响。该方法的优点是反应条件温和，母液可循环使用，.环境污染和设备腐蚀均较小，且催化剂成本低，缺点是反应选择性不是很高，只有50%。日本专利[20]利用醋酸作为溶剂空气氧化对氯苯甲酸。醋酸200份，对氯甲苯100份，溴化钻1.7份，在145℃，9atm下反应2h，可以得到96mo1%的产物。而专利[21]介绍60份的原料加入36份醋酸和4份水，催化剂是1.06份的CoBr2·6H2O和0.04份的Mn(OAC)2·4H2O，在140℃，8atm下反应最终可以得到25份的对氯苯甲酸，纯度98%。美国专利[22]用辛酸钻作为催化剂，反应过程中不断加入环氧氯丙烷，14h后邻氯甲苯的转化率是43%，若没有环氧氯丙烷的加入则没有产物生成。此反应时间很长，同时转化率也不高。1.4.4空气液相氧化的优缺点空气液相氧化法的优点是：氧化剂价格便宜，成本低。反应选择性好，因此可用于制备多种类型的产品。主要缺点是：反应在较低的温度下进行，氧化能力弱，转化率低，后处理操作复杂。反应液具有腐蚀性，设备需要用优良的耐腐蚀材料，一般需要加压操作，以增加氧的溶解度，从而提高反应速度。为了减少尾气夹带有机物料，可采用纯氧作氧化剂以减少尾气排放。1.5其它合成方法自从1986年R.Gedye等[23]报道了用微波加热进行化学反应以来，微波技术广泛应用于有机合成。有许多反应都可以在微波辐射下进行[24]，而且具有反应时间短、收率高的特点。文献[25]考察了在相转移催化剂(PTC)存在下，用微波辐射快速合成氯代苯甲酸。考察了微波辐射功率、辐射时间、相转移催化剂对反应的影响。实验证明：在455W的微波辐射下，以季铵盐A-1为相转移催化剂，反应30min，对氯苯甲酸、邻氯苯甲酸的产率分别达72.5%和71.8%。文献[26]报道，在吡唑钠(由吡唑和NaH在四氢吠喃中临时制备)存在时，对氯苯甲醛和对氯苯甲醇在室温下就能被氧化为对应的羧酸盐，然后酸化得羧酸。此反应中邻、对氯苯甲酸的收率分别为约100%和95%a但是，此方法所得的对氯苯甲酸的熔点为2332360C，邻氯苯甲酸的熔点为137~141℃，文献值分别为241℃和142℃。实验所得产物的熔程长，熔点偏低，说明产物的纯度不够。而且反应中用到四氢吠喃，对环境有污染。文献[27]报道了以氢氧化镍作电极，可以选择性地电解氧化氯代节氯成为相应的芳烃酸。实验方法是：对氯节氯与NaOH和叔丁醇的混合物加热至700C，在恒定电流400mA，电流密度为16mA/cm2时电解，直到5F/mol为止。混合物用乙醚萃取，用HCl酸化水相至PH值为1，白色沉淀用乙醚萃取，有机相用无水Na2SO4干燥，减压除去溶剂，收率为96%。此反应收率较高，但是实验的后处理麻烦，产物纯化步骤长。文献[28]报道了以对氯苯基甲基酮或1-(4-氯苯基)乙醇作原料，与次溟酸钠和溴化钠在NaOH溶液中反应，随后水解得对氯苯甲酸和溴仿。对氯苯基甲基酮的氧化通常在室温、搅拌条件下进行，但1-((4-氯苯基)乙醇的反应条件苛刻一些，要加热到60~100℃下反应4h。此反应收率达90%，缺点是反应后处理比较麻烦。2实验2.1仪器和试剂2.1.1试剂与原料表2-1实验试剂品名投料量摩尔数规格间氯苯腈13.7g0.1mol氢氧化钠5g0.125mol分析纯，含量≥96.0%，江苏强盛功能化学股份有限公司盐酸20ml0.5mol分析纯，含量36.0%~38.0%，江苏形晟化学试剂有限公司2.1.2实验仪器表2-2实验仪器仪器名称规格生产厂家电磁搅拌器JJ-1金坛市宏华仪器厂循环水式真空泵SHZ-DIII巩义市予华仪器有限责任公司旋转蒸发仪R-3瑞士Buchi公司电加热套ZHT山东省鄄城永兴仪器厂微机熔点仪WRS-2R上海精密科学仪器有限公司分析天平TE3102S赛多利斯科学仪器（北京）有限公司烘箱101A-18启东市双棱测试仪器设备有限公司气相色谱仪GC-9160上海欧华仪表电器厂超声波KQ-500昆山市超声仪器有限公司高效液相色谱仪LC-15C岛津（中国）有限公司红外光谱仪Nexus-470美国尼高力仪器公司核磁共振仪MercuryPlus400美国瓦里安公司2.2反应方程式图2-1以间氯苯甲腈为原料水解合成间氯苯甲酸的方程式2.3合成方法2.3.1实验步骤搭建实验装置，称量原料，间氯苯腈13.7g，氢氧化钠5.0g，设置恒温水浴锅温度。配置4%的NaOH溶液（5gNaOH·120mlH2O）.将NaOH溶液倒入圆口烧瓶中，开搅拌装置，控制转速280转/分，开始实验。出现第一滴回流，静置分层，反应液上层为油相，下层澄清透明。静置，分层消失，溶液呈浅黄色透明。静置瓶壁会凝结白色固体，经搅拌，溶解于反应液中。反应结束，停止搅拌加热，冷却至室温。配置盐酸（20mlHCl+80mlH2O）加入反应液中，有大量反应液产生。2.3.2实验设置表2-3实验设置编号因素A（NaOH水溶液的投料方式）B（反应温度）C（反应时间）D（搅拌速率）11（匀速滴加）1（90℃）1（2h）1（140转/分）21（匀速滴加）2（80℃）2（4h）2（280转/分）31（匀速滴加）3（70℃）3（6h）3（420转/分）42（分批投料（6次/时））1（90℃）2（4h）3（420转/分）52（分批投料（6次/时））2（80℃）3（6h）1（140转/分）62（分批投料（6次/时））3（70℃）1（2h）2（280转/分）73（一次性投料）1（90℃）3（6h）2（280转/分）83（一次性投料）2（80℃）1（2h）3（420转/分）93（一次性投料）3（70℃）2（4h）1（140转/分）2.3.3产物的分析检测把间氯苯甲酸红外光谱图与纯的间氯苯甲酸色图进行对照，若两张图谱吸收峰的位置和形状相似，并且峰的相对强度差不多，则就是间氯苯甲酸，反之，则产物不是间氯苯甲酸或者含有太多杂质。图2-2定量分析气象色谱法试样中组分i的浓度（μg/L）按（1）式计算Csi——标准样品中组分i的浓度，μg/L；Ai——试样中组分i的色谱峰高度或峰面积，mm，mm2或Hz·s；Asi——标准样品组分i峰面积或色谱峰高度，mm，mm2或Hz·s；Qsi——标准样品进样体积，μL；Qi——样品进样体积，μL；K——浓缩倍数[15]原料间氯苯甲腈的测定定性分析把间氯苯甲腈试样的红外光谱图与纯的间氯苯甲腈谱图进行对比，若两张图谱各吸收峰的位置和形状基本，并且峰的相对强度差不多，则就是间氯苯甲腈，反之，则原料不是间氯苯甲腈或者含有杂质。图2-3间氯苯甲腈红外光谱图3结果与讨论3.2反应温度的影响对于反应温度的优化，是考虑以后该产物工业化生产以后的能耗问题。为了考察最佳的反应温度，本文选取70℃、80℃、90℃三个水平。保持其他反应条件相同，并根据色谱仪检测的间氯苯甲酸含量结果计算出产品的收率，结果见图3-2。表3-2反应温度对间氯苯甲酸收率的影响反应温度产品收率/%70℃78.6780℃89.3590℃82.37图3-2反应温度对间氯苯甲酸收率的影响在众多影响氧化反应选择性和收率的因素中，反应温度是最重要的因素。由于间氯苯甲腈水解属于气液两相反应，反应主要在液相主体中进行，属于慢速反应，温度对反应速率的影响很显著，随温度升高反应速率增大。另外由于本反应为不可逆反应，不存在化学反应平衡的限制，无论放热反应还是吸热反应，无论反应进行的程度如何，都应该在尽可能高的温度下进行，以尽可能提高反应转化率，获得较高的反应产率。但是反应温度过高，反应不容易控制，催化剂容易失活，因此应该在考虑到这些因素的前提下尽可能选用较高的操作温度。再者，由于间氯苯甲腈水解反应历程属于自由基历程，自由基的形成，链的引发断裂等均需要从外界吸取能量，并且间氯苯甲腈水解的最终产物是氯苯甲酸，中间的副产物很少，所以温度升高对反应有利。间氯苯甲腈的常压沸点是94℃，常压氧化反应原则上可在该温度以下的区间进行。从图3-2可以看出，在相同的反应条件下，针对间氯苯甲腈的水解反应，在反应温度为70℃左右收率就可以接近百分之八十。随着反应温度的升高，反应进行的就越完全，反应的收率也越高。当反应时间超过80℃后，反应程度基本进行比较完全，继续延长反应时间，间氯苯甲酸的收率无法继续升高。考虑实际中生产的能量消耗成本，反应时间为80℃最好。3.3反应时间的影响对于反应时间的优化，是考虑以后该产物工业化生产以后的能耗问题。为了考察最佳的反应时间，本文选取2h、4h、6h三个水平。保持其他反应条件相同，并根据色谱仪检测的间氯苯甲酸含量结果计算出产品的收率，结果见图3.5。表3-3反应时间对间氯苯甲酸收率的影响反应时间产品收率/%2h78.644h88.696h82.15图3-3反应时间对间氯苯甲酸收率的影响从图3-3可以看出，在相同的反应条件下，针对间氯苯甲腈的水解反应，在2个小时左右收率就可以接近百分之八十。随着反应时间的延长，反应进行的就越完全，反应的收率也越高。当反应时间超过4个小时后，反应程度基本进行比较完全，继续延长反应时间，间氯苯甲酸的收率无法继续升高。考虑实际中生产的能量消耗成本，反应时间为4个小时最好。由此可知，该反应条件是最佳反应条件。因为水解反应的最终产物是间氯苯甲酸，中间产物很少，几乎没有副反应，所以随着反应时间的延长，目的产物的收率也应该增加，这一规律从上图中也可以看出。由于此反应属于自由基历程，在反应初始阶段，即弓发期或诱导期的反应速度受引发速度控制，而引发期以后，链的传递速度比较决，所以总的反应速度常常取决于引发速度。图中一小时总收率不足，说明此阶段属于反应诱导期阶段，反应速度比较慢。过了诱导期之后，反应速度平稳上升。4小时之后，间氯苯甲酸收率达到将近，之后反应速度减慢，收率不再提高，但是邻氯苯甲酸反应速度加快，收率有较大的增加。反应小时结束后，反应料浆从反应釜倒出后马上凝固成一体，给后处理带来一定的难度。作者也曾反应过小时，反应结束后，釜内有大量黄色蒸汽，釜的上部有晶体析出，说明反应己经停止。对于自由基连锁反应来说，为了获得高的产率，有效的措施是稀释反应液，避免自由基之间的碰撞，防止链终止步骤的出现，所以在非溶剂情况下，当反应到一定的程度时，反应就会达到极限而使得反应终止。3.1投料方式的影响表3-1投料方式对产率的影响为了考察最佳的投料方式，本文选取匀速滴加、分批投料（6次/时）和一次性投料三个水平。保持其他反应条件相同，并根据色谱仪检测的间氯苯甲酸含量结果计算出产品的收率，结果见图3-1。表3-1投料方式对间氯苯甲酸收率的影响投料方式产品收率/%匀速滴加76.52分批投料（6次/时）84.65一次性投料90.65图3-1投料方式对间氯苯甲酸收率的影响从图3.5可以看出，在相同的反应条件下，针对间氯苯甲腈的水解反应，一次性投料考虑实际中生产的能量消耗成本，一次性投料方式最好。3.4搅拌速率的影响对于搅拌速率的优化，是考虑以后该产物工业化生产以后的能耗问题。为了考察最佳的搅拌速率，本文选取140转/分、280转/分和420转/分三个水平。保持其他反应条件相同，并根据色谱仪检测的间氯苯甲酸含量结果计算出产品的收率，结果见图3-4。表3-4搅拌速率对间氯苯甲酸收率的影响搅拌速率产品收率/%140转/分80.12280转/分91.31420转/分78.34图3-4搅拌速率对间氯苯甲酸收率的影响由表3-4的数据可以看出，搅拌速率对间氯苯甲酸收率的影响比较大，当搅拌速率为280转/分时，收率最高，搅拌速率过快或过慢对原料与催化剂的结合不利，而转速过快不仅增加了能耗，而且会影响原料与催化剂的结合，所以确定搅拌转速280转/分为最适宜。3.5正交实验表3-5正交实验结果编号因素粗产品摩尔A（NaOH水溶液的投料方式）B（反应温度）C（反应时间）D（搅拌速率）产率11（匀速滴加）1（90℃）1（2h）1（140转/分）71.5%21（匀速滴加）2（80℃）2（4h）2（280转/分）56.3%31（匀速滴加）3（70℃）3（6h）3（420转/分）55.1%42（分批投料（6次/时））1（90℃）2（4h）3（420转/分）67.2%52（分批投料（6次/时））2（80℃）3（6h）1（140转/分）65.3%62（分批投料（6次/时））3（70℃）1（2h）2（280转/分）30.6%73（一次性投料）1（90℃）3（6h）2（280转/分）81.4%83（一次性投料）2（80℃）1（2h）3（420转/分）78.2%93（一次性投料）3（70℃）2（4h）1（140转/分）69.5%K161.0%73.4%60.1%68.8%K254.4%66.6%64.3%56.1%K376.4%51.7%67.3%66.8%R22.0%21.7%7.2%12.7%由上表正交试验结果可知，一次性投料情况下，反应温度90℃，转速280转/分时收率最高，达81.4%。4结论以间氯苯甲腈为原料，经过酸性水解合成间氯苯甲酸。合成反应的最适宜操作条件为一次性投料情况下，反应温度90℃，转速280转/分。在最适宜反应条件下，间氯苯甲酸产品的收率达到81.4%，间氯苯甲酸产品纯度达到99.5%以上，间氯苯甲酸产品的熔点为157～159℃。本工艺具有反应条件温和，操作简单，不腐蚀设备，产品收率和纯度高，反应易于控制等优点，是实现工业化生产的较理想的生产工艺。

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