气—液—液三相催化氧化合成2,3,5-三甲基苯醌的反应网络及动力学研究

发布时间：2017-10-18 12:42

  本文关键词：气—液—液三相催化氧化合成2,3,5-三甲基苯醌的反应网络及动力学研究

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【摘要】：2,3,5-三甲基-1,4-对苯醌(TMQ)是合成维生素E的重要中间体。工业生产中以2,3,6-三甲基苯酚(TMP)为原料、采用气-液-液三相催化氧化方法合成TMQ。本文以CuCl2和FeCl3混合金属盐水溶液为催化剂水相、TMP正己醇溶液为反应油相、氧气为氧化剂进行气-液-液三相催化氧化合成TMQ,考察反应时间、反应温度、催化剂用量、催化剂组成、水相油相比例以及氧气流量等因素对反应的影响后探究反应机理,推测反应网络,建立动力学模型进行动力学研究,为深入认识三相氧化过程和进一步提高工业生产收率提供理论参考。本文运用气质联用和液质联用方法鉴定产物结构,采用气相色谱内标法跟踪分析反应体系产物组成情况。研究发现反应有2,3,6-三甲基-4-氯苯取C1-TMP)、2,3,5-三甲基-1,.4-对苯酚(TMHQ)、2,2’,3,3’,5,5’-六甲基-4,4'-联苯二酚(BP)和2,3,6-三甲基-4-(2,3,6-三甲基苯氧基)苯酚(PP)等多种中间产物和副产物生成,Cl-TMP、TMHQ和PP可以进一步转变为产物,反应网络如下：本文通过对反应过程各参数计算和八田数估算发现3Ha0.3,该结果表明TMP气-液-液三相催化氧化合成TMQ反应动力学是包括传质影响的宏观反应动力学。本文在催化剂用量较低、水相分率为0.3时忽略含量不及1%的TMHQ和PP、针对只有主产物TMQ和副产物BP以及中间产物Cl-TMP的反应网络建立动力学模型,通过matlab软件采用遗传算法和龙格-库塔法求解动力学模型得到相关参数如下：模型计算值与实测值的平均偏差为2.89%,模型可信。
【关键词】：2 3 5-三甲基-1 4-对苯醌 2 3 6-三甲基苯酚 气-液-液 反应网络 反应动力学
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O625.461
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 文献综述11-27
• 1.1 概述11
• 1.2 TMQ合成工艺研究现状11-12
• 1.3 TMP氧化合成TMQ研究现状12-13
• 1.4 催化体系研究进展13-15
• 1.4.1 催化剂研究进展13-14
• 1.4.2 CuCl_2催化体系研究进展14-15
• 1.5 反应网络和反应机理研究进展15-20
• 1.5.1 反应产物分析研究15-16
• 1.5.2 反应网络研究进展16-18
• 1.5.3 反应机理研究进展18-20
• 1.6 反应动力学研究进展20-21
• 1.7 气-液-液反应体系研究进展21-26
• 1.7.1 气-液两相反应体系研究进展21-24
• 1.7.2 液-液两相反应体系研究进展24
• 1.7.3 气-液-液三相反应体系研究进展24-26
• 1.8 本文研究内容26-27
• 2 实验部分27-38
• 2.1 实验试剂与仪器27-28
• 2.2 实验装置28
• 2.3 实验步骤28
• 2.4 分析方法28-30
• 2.4.1 气相色谱(GC)分析28-29
• 2.4.2 气相色谱-质谱(GC-MS)分析29
• 2.4.3 高效液相色谱(二极管阵列检测器)(HPLC-DAD)分析29-30
• 2.4.4 高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)分析30
• 2.5 相对质量校正因子测定和估算30-33
• 2.6 产物分析33-37
• 2.6.1 气相色谱-质谱(GC-MS)产物分析33-35
• 2.6.2 液相色谱-质谱(HPLC-MS)产物分析35-37
• 2.7 目标参数计算37-38
• 3 TMP气-液-液三相催化氧化反应研究38-51
• 3.1 反应时间对反应的影响38-39
• 3.2 反应温度对反应的影响39-40
• 3.3 催化剂对反应的影响40-45
• 3.3.1 催化剂配比对反应的影响40-41
• 3.3.2 催化剂用量对反应的影响41-43
• 3.3.3 Fe~(3+)用量对反应的影响43-45
• 3.4 水相分率对反应的影响45-46
• 3.4.1 水相油相比例对反应的影响45-46
• 3.4.2 水含量对反应的影响46
• 3.5 氧气流量对反应的影响46-48
• 3.6 TMP气-液-液三相催化氧化反应机理和网络48-49
• 3.6.1 TMP气-液-液三相催化氧化反应机理48-49
• 3.6.2 TMP气-液-液三相催化氧化反应网络49
• 3.7 本章小结49-51
• 4 TMP气-液-液三相催化氧化合成TMQ反应动力学研究51-70
• 4.1 反应体系物性参数与传质系数的估算51-54
• 4.1.1 密度和粘度的测量51
• 4.1.2 扩散系数的估算51-52
• 4.1.3 氧气在反应液中溶解度的估算52-53
• 4.1.4 液相传质系数的估算53-54
• 4.2 反应网络建立及物料衡算54-56
• 4.3 搅拌转速对反应的影响56-57
• 4.4 反应温度对反应的影响57-58
• 4.5 反应动力学研究58-67
• 4.5.1 反应对TMP级数的确定58-59
• 4.5.2 反应对O_2级数的确定59-61
• 4.5.3 八田数Ha的估算61-62
• 4.5.4 动力学模型建立及参数求解62-67
• 4.6 本章小结67-70
• 5 结论和展望70-74
• 5.1 结论70-73
• 5.2 本文研究特色73
• 5.3 展望73-74
• 附录74-75
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果75-76
• 参考文献76-83

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本文编号：1055032