苯甲醛的合成工藝技術(shù)開(kāi)題報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上開(kāi) 題 報(bào) 告 題目 苯甲醛的合成工藝技術(shù) 姓 名 所在系部 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2012 年 12 月 一、 選題的背景與研究意義背景：苯甲醛(Benzaldehyde)，無(wú)色或淺黃色，是一種強(qiáng)折射率的揮發(fā)性油狀液體，具有苦杏仁味，故又稱苦杏仁油。苯甲醛的熔點(diǎn)26，沸點(diǎn)178，相對(duì)密度 1.0415（104）。能與乙醇、乙醚、氯仿等混溶，微溶于水。能進(jìn)行水蒸氣蒸餾。苯甲醛的化學(xué)性質(zhì)與脂肪醛類似，但也有不同。苯甲醛不能還原費(fèi)林試劑；用還原脂肪醛時(shí)所用的試劑還原苯甲醛時(shí)，除主要產(chǎn)物苯甲醇外，還產(chǎn)生一些四取代鄰二醇類化合物和均二苯基乙二醇。在氰化鉀存在下，兩分子苯甲醛通過(guò)

2、授受氫原子生成安息香。苯甲醛還可進(jìn)行芳核上的親電取代反應(yīng)，主要生成間位取代產(chǎn)物，例如硝化時(shí)主要產(chǎn)物為間硝基苯甲醛。研究意義：本論文對(duì)甲苯側(cè)鏈氯化水解法制備苯甲醛產(chǎn)品的方法進(jìn)行了研究，提高了苯甲醛的收率，并得到了最佳工藝條件。重點(diǎn)考察了直接堿性水解和酸堿復(fù)合水解，甲苯氯化時(shí)反應(yīng)時(shí)間、光照效率，蒸餾時(shí)真空度、塔頂出料液時(shí)的溫度對(duì)收率的影響。從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，無(wú)氯苯甲醛市場(chǎng)需求很大。為了滿足市場(chǎng)對(duì)苯甲醛日益增長(zhǎng)的需要，研究和開(kāi)發(fā)一條經(jīng)濟(jì)、有效的制備苯甲醛的新途徑是十分必要和有意義的。甲苯氯化水解法就是一種適于大量生產(chǎn)無(wú)氯苯甲醛的好方法。可以充分利用甲苯催化重整過(guò)程的迅速發(fā)展，使得甲苯價(jià)廉易得，產(chǎn)量不斷

3、增長(zhǎng)。從甲苯的有效利用和經(jīng)濟(jì)效益兩方面來(lái)考慮，甲苯作為苯甲醛的生產(chǎn)原料，可說(shuō)是最理想的選擇。生產(chǎn)大量無(wú)氯苯甲醛，以滿足食品、香料、化妝品、醫(yī)藥等工業(yè)對(duì)無(wú)氯苯甲醛的日益增長(zhǎng)的需要。由甲苯生產(chǎn)無(wú)氧苯甲醛可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)利益。甲苯的價(jià)格較苯甲醛低得多，甲苯一般為4000元/噸，而苯甲醛為16000元/噸。 總之甲苯氯化水解法是一種價(jià)廉物美的苯甲醛生產(chǎn)方法，生產(chǎn)能力大，污染少，是值得研究開(kāi)發(fā)的方法。由于甲苯液相空氣氧化法仍存在低選擇性或低收率的最大不足，所以至今仍沒(méi)找到一種有效的適合工業(yè)生產(chǎn)的方法。其根本原因是苯甲醛極易被O2氧化成苯甲醛，從而很難控制氧化深度。二、 研究的思路與主要內(nèi)容本文所研究的主

4、要內(nèi)容就是甲苯氯化水解法工藝條件的選擇和優(yōu)化，它包括以下幾個(gè)方面:1. 氯化反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響2. 光照效率對(duì)反應(yīng)的影響3. 真空度對(duì)反應(yīng)的影響4. 塔頂出料液溫度對(duì)反應(yīng)的影響5. 水解法對(duì)反應(yīng)的影響通過(guò)對(duì)各種影響因素的單因子實(shí)驗(yàn)，找到甲苯液相空氣氧化法制苯甲醛的最佳反應(yīng)條件，以期在較高的甲苯轉(zhuǎn)化率的情況下，提高苯甲醛的選擇性，從而提高苯甲醛的產(chǎn)率。其關(guān)鍵是水解法的選擇、反應(yīng)溫度和氯化深度的控制。苯甲醛的主要合成方法是本論文要研究的內(nèi)容。苯甲醛生產(chǎn)新工藝的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)外都做了大量的研究工作，其中最重要的有：以甲苯為原料的氣相或液相氧化、間接電解氧化法、三氧化二錳非均相氧化法、超(近)臨界流體中

5、氧化法和仿生催化氧化法。除此以外，還有苯甲醇氧化法或苯甲酸還原法，近臨界水中肉桂醛水解法。(1）甲苯氯化水解法甲苯光照氯化生成氯化芐，把氯化芐分出，得到的蒸餾殘液中含二氯芐8085、一氯芐1015、三氯芐12(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，水解采用直接堿性水解和酸堿聯(lián)合水解法，再精餾得苯甲醛。(2)間接電氧化法Mn(I)先經(jīng)電解氧化生成Mn()，繼而在槽外的反應(yīng)器中與過(guò)量的甲苯反應(yīng)，將甲苯氧化成苯甲醛，同時(shí)Mn（)被還原成Mn()經(jīng)處理后，含Mn()的水相返至電解槽再進(jìn)行電解氧化有機(jī)相通過(guò)精餾分離得到苯甲醛，而過(guò)量的甲苯則可循環(huán)使用，從而構(gòu)成了一個(gè)閉路循環(huán)體系。（3）甲苯空氣氧化法A甲苯氣相氧化法甲苯氣相氧

6、化反應(yīng)一般是在固定床或流化床反應(yīng)器中進(jìn)行的。該法以空氣為氧化劑，溫度控制在350- 550之間，使甲苯發(fā)生適度氧化而制得苯甲醛。該工藝由于原料易得、價(jià)格低，加之生產(chǎn)能力大，宜于連續(xù)化和自動(dòng)化操作，因而是條最具工業(yè)化前景的工藝路線。目前用于該反應(yīng)的催化劑大致可分為釩基催化劑、鉬基催化劑、鐵銻氧化物催化劑等。B甲苯液相氧化法與氣相氧化相比，甲苯的液相氧化不會(huì)產(chǎn)生CO2氣體，且空氣中不會(huì)夾帶甲苯，更適合于空氣或氧氣的循環(huán)液相氧化甲苯的工藝過(guò)去大多用于羧酸的制備，雖然苯甲醛也是一個(gè)中間產(chǎn)物，但含量很低。如果反應(yīng)在醋酸介質(zhì)中進(jìn)行，并用醋酸鈷作催化劑溴化鈉作助催化劑就有可能獲得較高產(chǎn)量的苯甲醛。（4）苯甲

7、醇氧化法通過(guò)苯甲醇氧化制備苯甲醛的方法，現(xiàn)在著重研究借助相轉(zhuǎn)移催化劑和電解反應(yīng)。由于加入相轉(zhuǎn)移催化劑，使得有機(jī)相和水相的反應(yīng)更充分，再加上電解反應(yīng)可循環(huán)性，使整個(gè)工藝更有利于環(huán)境保護(hù)。相轉(zhuǎn)移催化劑通常為TBAHS(tetrabutylammonium hydrogen sulfate)，氧化劑則可以是ClO-、BrO一等。（5）還原法一般以芳香酸或其酯(如苯甲酸或苯甲酸甲酯)為原料，在適宜的催化劑作用下進(jìn)行選擇性加氫還原反應(yīng)。 A.苯甲酸還原法苯甲酸加氫使用的催化劑有Ti、Yb 、MnAl2O3、Mn-Cu-AnAl2O3等。其中Ti類催化劑轉(zhuǎn)化率低，Yb類催化劑成本較高，相比之下M

8、n類催化劑成本較低且制備方便，催化性能也較好B.苯甲酸甲酯還原法苯甲酸甲酯的催化加氫法由于操作較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品容易提純。苯甲酸甲酯一般由苯甲酸與甲醇在濃硫酸催化下進(jìn)行酯化反應(yīng)制得，然后將制得的苯甲酸甲酯在固定床反應(yīng)裝置上進(jìn)行催化加氫生成苯甲醛在此過(guò)程中催化劑的選擇尤為重要，現(xiàn)有的用于苯甲酸甲酯加氫合成苯甲醛的催化劑有ZrO：系列、Cu-Cr系列、Y2O3 系列和7-A12O3 系列等(6)三氧化二錳法該工藝最初使用二氧化錳為起始原料，二氧化錳在600下灼燒轉(zhuǎn)變成三氧化二錳。由于循環(huán)水相不用進(jìn)行電解，所以水相中的苯甲醛對(duì)工藝循環(huán)無(wú)影響，三相各自構(gòu)成循環(huán)形成氧化法生產(chǎn)苯甲醛的綠色化生產(chǎn)工藝的框架。(

9、7)超臨界流體法超臨界流體內(nèi)部的分子和原子處在激烈的高能熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它能加速和促進(jìn)反應(yīng)物質(zhì)在分子或原子水平上的化學(xué)和物理反應(yīng)。最常用的超臨界流體是二氧化碳和水。A.超臨界二氧化碳法以過(guò)氧化氫為氧源，在無(wú)催化劑的條件下，甲苯在超臨界CO 中氧化生成苯甲醛.該工藝可克服傳統(tǒng)工藝易污染環(huán)境、選擇性差等缺點(diǎn)，具有反應(yīng)條件溫和、無(wú)催化劑、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是收率較低，在最佳工藝條件P=30 MPa，T=l80，t=4 h，過(guò)氧化氫與甲苯物質(zhì)的量比為2.5下，苯甲醛收率僅為2左右。B.超臨界水法 以過(guò)氧化氫為氧源，甲苯在近臨界水中氧化生成苯甲醛.該工藝既避免了使用催化劑，又是均相反應(yīng)，從而大幅

10、提高了反應(yīng)效率，在最佳工藝條件：反應(yīng)時(shí)間60 min，過(guò)氧化氫與甲苯的物質(zhì)的量比3.5，反應(yīng)溫度350左右，苯甲醛收率可達(dá)17.4 ，是一條環(huán)境友好且具有相當(dāng)應(yīng)用潛力的直接氧化合成苯甲醛的新工藝。相對(duì)于甲苯氣相空氣氧化法，甲苯液相氧化法具有苯甲醛產(chǎn)率較高，產(chǎn)物成分較簡(jiǎn)單易分離提純，反應(yīng)條件溫和，污染少等優(yōu)點(diǎn)。與苯甲醛的另一種工業(yè)制法甲苯氯化水解法相比，此法最大的優(yōu)勢(shì)就是生產(chǎn)的苯甲醛不含氯，適于醫(yī)藥、香料、化妝品等行業(yè)上使用。通過(guò)對(duì)直接堿性水解法和酸堿復(fù)合水解法對(duì)收率的影響，選出合適經(jīng)濟(jì)的水解法。通過(guò)對(duì)甲苯氯化時(shí)反應(yīng)時(shí)間、光照效率，蒸餾時(shí)真空度、塔頂出料液時(shí)的溫度對(duì)收率的影響，選出優(yōu)化的工藝條件

11、。三、進(jìn)度計(jì)劃根據(jù)學(xué)校畢業(yè)論文進(jìn)度安排，結(jié)合自己的實(shí)際情況，擬定論文進(jìn)度計(jì)劃為：1.十二月至一月中旬收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。2.一月中旬至二月上旬根據(jù)題目和開(kāi)題報(bào)告搜集相關(guān)資料。3.二月上旬至二月下旬初完成初稿，并交于指導(dǎo)老師批閱，并在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下對(duì)初稿進(jìn)行修改。4. 2010/3/8-2010/3/12進(jìn)行畢業(yè)論文中期檢查工作。 5. 2010/4 /19 -2010/4 /23準(zhǔn)備并完成正式答辯。四、參考文獻(xiàn)1劉正西 苯甲醛生產(chǎn)工藝探討 遼寧化工 2001 1 1 302邵洪根 周穎 苯甲醛生產(chǎn)技術(shù)部析 氯堿工業(yè) 2004 8 83張彰 朱憲 何翔 武光亮 間接電

12、氧化生產(chǎn)苯甲醛工藝研究 上海大學(xué)學(xué)報(bào) 2001 2 7 14朱憲 王彬 張彰 王倩 蔣超 苯甲醛清潔生產(chǎn)技術(shù)研究進(jìn)展 化工進(jìn)展 2005 24 2 1095朱晨燕 朱憲 苯甲醛綠色生產(chǎn)新工藝 高校化學(xué)工程學(xué)報(bào) 2000 10 14 56戴琳 王志祥 史益強(qiáng) 苯甲醛綠色生產(chǎn)工藝研究進(jìn)展 化工時(shí)刊 2006 11 20 117繆伶 朱憲 苯甲醛綠色化生產(chǎn)進(jìn)展 上海大學(xué)學(xué)報(bào) 2002 8 8 48朱憲 王彬 繆伶 張彰 王芳 苯甲醛綠色生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 石油學(xué)報(bào) 2004 8 20 49胡萬(wàn)里 邵曉紅 周定 槽內(nèi)式 電合成苯甲醛的研究 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1999 31 5 34 3610黃鳳興 劉曉紅 馬小榮 苯甲酸選擇加氫制無(wú)氯苯甲醛的研究 石油化工.1999 28 7