環(huán)己烷仿生氧化反應(yīng)液水洗過程研究.pdf

1、環(huán)己烷氧化是工業(yè)上非常重要的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，其主產(chǎn)物是環(huán)己醇和環(huán)己酮，副產(chǎn)物是二元羧酸，環(huán)己醇和環(huán)己酮的混合物又叫KA油，環(huán)己烷的氧化產(chǎn)物是基本的有機(jī)化工原料。KA油可以用來生產(chǎn)己內(nèi)酰胺和己二酸，己內(nèi)酰胺是生產(chǎn)聚酰胺6的單體，而己二酸則主要用來生產(chǎn)聚酰胺66、聚氨酯等。目前，環(huán)己烷氧化主要有三種方法:工藝非常成熟的鈷鹽催化氧化法和無催化氧化法以及新近出現(xiàn)的仿生催化氧化法。環(huán)己烷仿生催化氧化制備環(huán)己酮的技術(shù)特點(diǎn)是在比較低的溫度下使用新型仿生

2、催化劑進(jìn)行反應(yīng)。該技術(shù)環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率比較高，環(huán)己醇、環(huán)己酮和過氧化物的選擇性高，而且氧化產(chǎn)物中過氧化物的含量相對于傳統(tǒng)工藝比較低，但是環(huán)己烷氧化的副產(chǎn)物中有機(jī)酸的含量則比較高。
　　本文針對仿生催化氧化的特殊性，提出在氧化液堿洗之前添加水萃取工藝，用一定量的水萃取其中有機(jī)酸，同時(shí)又不帶走環(huán)己酮和環(huán)己醇，既減少氫氧化鈉的使用量，又減少了廢堿液的產(chǎn)生量，對萃取之后的水相加以利用，可以提取出其中的高附加值產(chǎn)品，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3、>　　論文針對仿生催化體系的氧化反應(yīng)液進(jìn)行水萃取方面內(nèi)容進(jìn)行研究，測量出相關(guān)的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過建立萃取塔的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型考察萃取工程的優(yōu)化條件，為該技術(shù)提供更加全面的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和工業(yè)應(yīng)用上的理論指導(dǎo)。主要內(nèi)容安排如下:
　　1、使用自制的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行液液相平衡測定，分別測定了水-環(huán)己烷-環(huán)己醇、水-環(huán)己烷-環(huán)己酮和水-環(huán)己酮-環(huán)己醇三個(gè)三元體系的液液相平衡數(shù)據(jù)，對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了校驗(yàn)，并采用MATLAB軟件，分別使用比較常用的N

4、RTL活度系數(shù)模型和UNIQUAC活度系數(shù)模型對所有實(shí)驗(yàn)得到的液液平衡數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行模型參數(shù)回歸，擬合得到了多組NRTL和UNIQUAC模型的二元相互作用參數(shù)。通過使用得到的模型參數(shù)，預(yù)測得到水-環(huán)己烷-環(huán)己醇-環(huán)己酮四元體系在T=318K時(shí)的液液平衡數(shù)據(jù)，與四元液液平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)了對四元液液相平衡的預(yù)測。
　　2、建立了一套固液平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備和分析方法，對已公開己二酸、戊二酸和丁二酸在環(huán)己醇、環(huán)己酮及其混合溶劑中的溶解度

5、數(shù)據(jù)進(jìn)行了校驗(yàn)。使用NRTL活度系數(shù)模型對己二酸、丁二酸和戊二酸在溶劑中的溶解度進(jìn)行了擬合，并得到了三種二元酸與環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮和水的相互作用參數(shù)。建立了二元酸在混合溶劑中的溶解度預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了對二元酸在不同混合溶劑中的溶解度的預(yù)測。
　　3、分析體系的相穩(wěn)定性是對萃取過程進(jìn)行建模的必要工作，本文使用最優(yōu)化法中的模擬退火法，利用相應(yīng)物質(zhì)之間的相互作用參數(shù)，編制了相應(yīng)的matlab程序，在理論上實(shí)現(xiàn)對水-環(huán)己烷-環(huán)己醇-環(huán)己

6、酮四元體系的相分裂判斷。
　　4、介紹了單級萃取和萃取塔的數(shù)學(xué)模型，以及相應(yīng)的求解方法。本文使用模擬軟件AspenPlus中DECANTER模塊對萃取過程進(jìn)行了模擬，得到相關(guān)的了模擬結(jié)果，并進(jìn)行水萃取環(huán)己烷氧化液的單級萃取實(shí)驗(yàn)，對模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。使用AspenPlus模擬軟件，對水萃取環(huán)己烷氧化液過程進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，主要包括溫度、理論級數(shù)、萃取用量對于萃取過程的影響，另外提出了使用環(huán)己烷對水萃取之后的萃取相進(jìn)行反萃取的方案回