4-氯-3，5-二硝基三氟甲苯清潔生產(chǎn)工藝研究

【摘要】：4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯是一種重要的中間體,以對氯三氟甲苯為原料,經(jīng)兩步硝化而制成。它可以合成多種除草劑,但在我國該產(chǎn)品的生產(chǎn)情況并不令人滿意,存在收率低、污染嚴重等問題。 本文針對現(xiàn)有的4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯的硝化生產(chǎn)工藝進行改進,目的是減少生產(chǎn)過程的廢酸,減少對環(huán)境的污染。本文主要研究的內(nèi)容有: (1)通過紅外光譜測定廢酸中的有機物大部分為4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯(二硝化物);用萃取劑處理廢酸是一種常用的方法,通過實驗篩選認為原料4-氯三氟甲苯是最好的萃取劑。 (2)在現(xiàn)有生產(chǎn)方案的基礎(chǔ)上,引入三氧化硫代替發(fā)煙硫酸以降低硫酸的排放量,并對影響4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯硝化的主要因素,如原料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、三氧化硫濃度、硝酸的濃度、三氧化硫的摩爾量等,通過正交實驗進行考察,得出最佳工藝條件。以小試結(jié)果為基礎(chǔ),進行工程設(shè)計和擴大實驗,產(chǎn)品收率從83%提高至90.1%。 (3)使用溫和反應(yīng)條件,減少反應(yīng)時間、減少反應(yīng)物添加量、減少副反應(yīng),使用常規(guī)分離方法,提高反應(yīng)物收率。具體方法是當一硝(4-氯-3-硝基三氟甲苯)的轉(zhuǎn)化率為90%以上時,就停止反應(yīng)、保溫、靜止分層,對上層有機物進行減壓蒸餾,將未反應(yīng)的一硝化產(chǎn)物蒸出,使產(chǎn)品中一硝化物含量小于0.5%。溫和反應(yīng)條件配合產(chǎn)品蒸餾使得產(chǎn)品4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯的產(chǎn)率在92.7%以上。 (4)引入三氧化硫作為反應(yīng)吸水劑,使廢硫酸產(chǎn)生的數(shù)量減少到最小;使用溫和反應(yīng)條件減少副產(chǎn)物生成,使廢硫酸回用成為可能。這兩種方法減少了廢酸污染,提高產(chǎn)品收率,構(gòu)成當前技術(shù)水平下4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯的清潔生產(chǎn)工藝。 【關(guān)鍵詞】：4-氯-3 5-二硝基三氟甲苯 清潔工藝 廢酸循環(huán)利用 原料萃取
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TQ242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明10-11
• 1 前言11-12
• 2 文獻綜述12-29
• 2.1 課題背景及意義12
• 2.2 工業(yè)生產(chǎn)污染現(xiàn)狀12-13
• 2.3 清潔生產(chǎn)總述13-17
• 2.3.1 清潔生產(chǎn)的含義13-14
• 2.3.2 清潔生產(chǎn)的方法14-15
• 2.3.3 清潔生產(chǎn)的主要目標15
• 2.3.4 實行清潔生產(chǎn)的緊迫性15-16
• 2.3.5 清潔生產(chǎn)可采用的途徑16
• 2.3.6 清潔生產(chǎn)對環(huán)境保護的意義16
• 2.3.7 清潔生產(chǎn)與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的比較16-17
• 2.4 4-氯-3，5-二硝基三氟甲苯介紹17-18
• 2.4.1 4-氯-3，5-二硝基三氟甲苯性質(zhì)17
• 2.4.2 應(yīng)用范圍17-18
• 2.4.3 反應(yīng)方程式18
• 2.5 硝酰陽離子18-22
• 2.5.1 硝酸硝酰陽離子的生成19
• 2.5.2 混酸硝酰陽離子的生成19-20
• 2.5.3 超酸硝酰陽離子的生成20-21
• 2.5.4 硝酸-醋酐-水中硝酰陽離子的生成21-22
• 2.6 硝化劑22-26
• 2.6.1 硝酸硝化劑的宏觀特性及應(yīng)用22-23
• 2.6.2 混酸硝化劑宏觀特征及應(yīng)用23-24
• 2.6.3 硝酸-醋酐（醋酸）硝化劑宏觀特征及應(yīng)用24-25
• 2.6.4 超酸硝化劑的宏觀特征及應(yīng)用25-26
• 2.7 綠色硝化26-28
• 2.7.1 綠色硝化的意義26-27
• 2.7.2 綠色硝化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展27-28
• 2.8 本論文研究的主要內(nèi)容28-29
• 3 廢酸的循環(huán)利用研究29-35
• 3.1 廢酸產(chǎn)生原因29
• 3.2 廢酸處理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展狀況29-30
• 3.3 實驗部分30-31
• 3.3.1 實驗原料和儀器30
• 3.3.2 實驗步驟30-31
• 3.4 結(jié)果與討論31-34
• 3.4.1 廢酸分析31-32
• 3.4.2 萃取劑的選擇32-33
• 3.4.3 萃取前后廢酸中物質(zhì)的量的比較33-34
• 3.5 三氧化硫的引入34
• 3.6 小結(jié)34-35
• 4 硝化的基本理論35-40
• 4.1 芳烴硝化反應(yīng)機理35
• 4.2 硝化反應(yīng)影響因素35-38
• 4.2.1 被硝化物的性質(zhì)35
• 4.2.2 硝化劑的選擇35-37
• 4.2.3 反應(yīng)溫度的影響37
• 4.2.4 加料順序的影響37-38
• 4.2.5 攪拌速度的影響38
• 4.2.6 相比與硝酸比的影響38
• 4.3 本實驗硝化機理38-40
• 5 4-氯-3，5-二硝基三氟甲苯工藝現(xiàn)狀40-43
• 5.1 國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)路線40
• 5.2 國外現(xiàn)有生產(chǎn)路線40-42
• 5.2.1 Kwiatkowski路線40-41
• 5.2.2 Schneider 路線41-42
• 5.3 國內(nèi)外硝化工藝分析42-43
• 6 改進方案一43-64
• 6.1 實驗部分43-44
• 6.1.1 實驗原料和儀器43-44
• 6.1.2 實驗步驟44
• 6.2 結(jié)果與討論44-53
• 6.2.1 單因素實驗44-50
• 6.2.2 正交實驗方法50-53
• 6.3 中試實驗（方案一）53-57
• 6.3.1 中試步驟54-56
• 6.3.2 中試生產(chǎn)工藝圖56
• 6.3.3 中試實驗結(jié)果56-57
• 6.4 反應(yīng)動力學研究（方案一）57-62
• 6.4.1 動力學模型的建立57-59
• 6.4.2 實驗部分59
• 6.4.3 實驗結(jié)果與討論59-62
• 6.5 本章小結(jié)62-64
• 7 改進方案二64-72
• 7.1 實驗部分64
• 7.1.1 原料和儀器64
• 7.1.2 實驗步驟64
• 7.2 結(jié)果與討論64-67
• 7.2.1 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響64-65
• 7.2.2 反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響65
• 7.2.3 三氧化硫濃度對反應(yīng)的影響65-66
• 7.2.4 硝酸的量對反應(yīng)的影響66
• 7.2.5 三氧化硫的量對反應(yīng)的影響66-67
• 7.3 減壓蒸餾67-70
• 7.3.1 減壓蒸餾的依據(jù)67-68
• 7.3.2 減壓蒸餾的裝置與步驟68
• 7.3.3 減壓蒸餾條件的選擇68-69
• 7.3.4 餾分的分析69-70
• 7.4 中試實驗（方案二）70-71
• 7.4.1 中試步驟70
• 7.4.2 中試工藝流程圖70-71
• 7.4.3 方案二的優(yōu)缺點71
• 7.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-79
• 附錄79-81
• 致謝81-82
• 攻讀學位論文發(fā)表的學術(shù)論文目錄82-83

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