双功能离子液体强化的长链酯合成反应萃取过程

发布时间：2022-11-06 10:48

　　酯作为一种重要的化工类原料在食品、香料、添加剂、药物合成等行业的需求处在高速增长,其绿色高效合成也广受关注。长链酯的合成一般以浓硫酸为酸催化剂,在反应蒸馏过程中通过Fisher酯化反应合成,一方面会因为浓硫酸的强氧化性和脱水性特点,在制备过程中常发生醚化、碳化等副反应产生多种副产物,导致产品酯纯度低、着色严重;另一方面由于浓硫酸在酯相中的溶解和其强腐蚀性,导致催化剂回收困难,产品酯的后续处理复杂并会产生酸性废液,成为生产过程的潜在安全隐患,增加对环境的危害。离子液体作为一类新型绿色溶剂,既可用作催化剂,又可用作萃取溶剂;而反应萃取作为典型的过程强化方法在提高反应转化率的同时,强化目标产物的进一步分离与提纯。因此基于离子液体合成长链酯的反应萃取过程强化研究具有重要意义。为了快速获得兼具酸催化功能和萃取功能的离子液体,解决酯化反应中依赖经验大量实验探究合成新型离子液体催化剂存在的盲目性和费时费力低效的问题,提出了基于综合考虑COSMO-RS热力学指标、特定功能性、物性预测和可获得性指标用于酯化反应体系的离子液体筛选方法。以己酸和丁醇、异丁酸和异丁醇的酯化反应体系为例,在热力学指标中设定综合... 

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 课题背景与意义
    1.2 研究思路
    1.3 研究内容
第2章 文献综述
    2.1 酯类的合成方法
        2.1.1 羧酸和醇的直接酯化反应
        2.1.2 酯交换反应
        2.1.3 醛的缩合反应
        2.1.4 醇的脱氢歧化反应
        2.1.5 羧酸/烯烃的加成反应
    2.2 直接酯化反应合成酯过程的催化剂
    2.3 过程强化技术在酯合成过程的应用
        2.3.1 反应精馏技术
        2.3.2 反应萃取技术
    2.4 离子液体概述
        2.4.1 离子液体的发展过程
        2.4.2 离子液体的种类和性质
    2.5 离子液体在催化反应方向的研究
        2.5.1 离子液体在酯化反应中应用
        2.5.2 离子液体在酯交换反应中的应用
        2.5.3 离子液体在其他有机反应和材料合成中的应用
    2.6 离子液体在萃取分离中的应用
        2.6.1 离子液体在共沸体系分离中的应用
        2.6.2 离子液体在含复杂芳香族与脂肪族化合物体系中分离应用
        2.6.3 离子液体在生物分子提取中的应用
        2.6.4 离子液体在稀土金属的分离提纯中的应用
    2.7 离子液体的腐蚀
        2.7.1 金属腐蚀
        2.7.2 离子液体的腐蚀性
    2.8 文献总结
第3章 用于长链酯合成体系的离子液体筛选
    3.1 引言
    3.2 研究方法
        3.2.1 离子液体性质的预测热力学模型COSMO模型
        3.2.2 用于酯化反应体系的离子液体筛选方法
    3.3 酯化反应体系的离子液体筛选实例研究
    3.4 本章小结
第4章 离子液体用于己酸丁酯体系的反应萃取
    4.1 引言
    4.2 研究方法
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验步骤与分析方法
        4.2.3 COSMO-RS分析计算
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 含离子液体[BMIm][HSO_4]的三元液液相平衡
        4.3.2 离子液体的催化剂功能的验证
        4.3.3 己酸丁酯反应萃取合成的条件优化
        4.3.4 离子液体在酯化体系的反应萃取机理的分析
    4.4 本章小结
第5章 离子液体用于异丁酸异丁酯合成体系的液液相平衡
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与仪器
        5.2.2 实验步骤与分析方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 液液相平衡
        5.3.2 COSMO-RS分析
        5.3.3 选择性和分配系数分析
        5.3.4 液液相平衡数据的关联拟合
    5.4 本章小结
第6章 离子液体用于异丁酸异丁酯反应萃取过程设计
    6.1 引言
    6.2 反应萃取过程的概念设计
    6.3 研究方法
        6.3.1 基于NRTL模型的反应体系热力学分析
        6.3.2 基于实验的反应动力学测定
        6.3.3 基于gPROMS-Aspen联用的酯化反应反应萃取流程的设计
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 酯化反应体系热力学分析
        6.4.2 酯化反应体系动力学
        6.4.3 酯化反应反应萃取流程设计
    6.5 本章小结
第7章 离子液体在异丁酸异丁酯合成反应体系中的腐蚀
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 试剂与仪器
        7.2.2 实验步骤与分析方法
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 腐蚀动力学
        7.3.2 金属表面微观形貌
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 工作展望
附录A
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
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[2]反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯的优化与控制[J]. 陈梦琪,于娜,刘育良,李鲁闽,孙兰义.  化工学报. 2016(12)
[3]杂多酸催化剂研究进展[J]. 王德胜,闫亮,王晓来.  分子催化. 2012(04)
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硕士论文
[1]1-磺酸丁基-2-甲基吡啶硫酸氢盐离子液体催化酯化反应精馏制备乙酸乙酯的研究[D]. 夏成康.广西大学 2019
[2]Br?nsted-Lewis酸性离子液体催化合成羧酸酉酯研究[D]. 武宇.河北科技大学 2019
[3]功能化离子液体的合成及在酯化反应中的应用[D]. 刘猛帅.河北科技大学 2013
[4]反应—萃取耦合技术制备盐酸羟胺的研究[D]. 刘光虎.北京化工大学 2006
[5]反应—萃取技术促进酯交换法合成碳酸二甲酯反应研究[D]. 陈英.河北工业大学 2005



本文编号：3703368