己內(nèi)酰胺的合成工藝優(yōu)化【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　己內(nèi)酰胺的合成工藝優(yōu)化</p><p><b>　　專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)</b></p><p>　　摘 要：本文介紹了己內(nèi)酰胺的應(yīng)用、發(fā)展?fàn)顩r及合成方法，著

2、重闡述了實(shí)驗(yàn)室合成己內(nèi)酰胺的原理及方法。論文以環(huán)己酮為原料，首先合成環(huán)己酮肟，再以85%的濃硫酸為催化劑，經(jīng)貝克曼重排合成己內(nèi)酰胺，并通過對(duì)投料比、反應(yīng)溫度、催化劑濃度等方面的研究，探討了己內(nèi)酰胺的合成工藝，確定了合理的合成工藝條件，主要分為兩部分，環(huán)己酮肟的制備是以環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽的摩爾比為2/3左右，反應(yīng)溫度為35 ℃-40 ℃，以每次2 mL環(huán)己酮的投料進(jìn)行反應(yīng)為最合理；己內(nèi)酰胺的制備是以反應(yīng)溫度為115 ℃-120 ℃，催化劑

3、濃度以75%的濃硫酸最為合理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：己內(nèi)酰胺；環(huán)己酮肟；貝克曼重排；優(yōu)化</p><p>　　Optimization of synthesis technology of Caprolactam</p><p>　　Abstract: The paper had described the application of caprolacta

4、m, and the development of its synthetic methods, focusing on the laboratory synthesis of caprolactam and reation mechanism. The caprolactam was synthesized with cyclohexanone as raw material. Firstly, cyclohexanone oxime

5、 was prepared. Secondly, the purpose compound was synthesed with 85% of concentrated sulfuric acid as catalyst by beckmann rearrangement. And then the reasomable conditions was studied by the research to the feed rati<

6、;/p><p>　　Keywords: Caprolactam; Cyclohexanone-oxime; Beckmann rearrangement; Optimization</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1引言…………………………………………………………………………………………1</p>&l

7、t;p>　　1.1己內(nèi)酰胺的簡(jiǎn)介…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………………………………1</p><p>　　1.1.2世界發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 合成路線………………………………………………………

8、……………………… …3</p><p>　　1.2.1環(huán)己酮-羥胺法…………………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2甲苯法……………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2.3環(huán)己烷光亞硝化法………………………………………………………………3</p><p>　　1.

9、2.4氨肟化法……………………………………………………………………4</p><p>　　2實(shí)驗(yàn)部分 ……………………………………………………………………………………4</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品試劑………………………………………………………………… …4</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)原理……………………………………………………………………………

10、… …5</p><p>　　2.3 實(shí)驗(yàn)步驟…… ……………………………………………………………………………5</p><p>　　2.3.1 環(huán)己酮肟的制備…………………………………………………………………5</p><p>　　2.3.2 己內(nèi)酰胺的制備…………………………………………………………………5</p><p>　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)

11、果與討論………………………………………………………………………… …6</p><p>　　3.1環(huán)己酮肟制備的優(yōu)化 ……………………………………………………………………6</p><p>　　3.1.1 反應(yīng)溫度的探究 …………………………………………………………………6</p><p>　　3.1.2 環(huán)己酮與羥胺鹽酸鹽的探究 ……………………………………………

12、………6</p><p>　　3.1.3 環(huán)己酮加入方式的探究 …………………………………………………………7</p><p>　　3.2 己內(nèi)酰胺合成的優(yōu)化 ……………………………………………………………… …8</p><p>　　3.2.1 反應(yīng)溫度的探究 …………………………………………………………………8</p><p>　　3.

13、2.2 催化劑濃度對(duì)反應(yīng)的影響 ………………………………………………………8</p><p>　　4 結(jié)論……………………………………………………………………………………… …9</p><p>　　5 展望……………………………………………………………………………………… …9</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………… ……………

14、………… …9</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………………… …11</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1己內(nèi)酰胺的簡(jiǎn)介</p><p>　　己內(nèi)酰胺（ε-己內(nèi)酰胺）英文名稱：Caprolactam; CPL, IUPAC名：Azepan

15、 -2-one, CAS號(hào)：105-60-2，分子式：C6H11NO;NH(CH2)5CO，分子量：113.18， 常溫下狀態(tài)是白色晶體,蒸汽壓0.67 kPa/122 °C，閃點(diǎn)125 °C，熔點(diǎn)68 °C～70 °C，沸點(diǎn)270 °C，溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等多數(shù)有機(jī)溶劑,相對(duì)密度(水=1)1.05(70%水溶液)，穩(wěn)定。己內(nèi)酰胺在液態(tài)下為無色，在固態(tài)下為白色(片狀)，手觸有潤(rùn)

16、滑感，并有特殊的氣味，具有吸濕性，易溶于水和苯等，受熱起聚合反應(yīng)，遇火能燃燒。</p><p>　　己內(nèi)酰胺主要用于生產(chǎn)聚酰胺-6(尼龍-6)。ε-己內(nèi)酰胺是一種重要的工業(yè)原料，可用來制取己內(nèi)酰胺樹脂、己內(nèi)酰胺纖維和人造革等，也用作醫(yī)藥原料[1]。我國(guó)己內(nèi)酰胺的主要用途是生產(chǎn)錦綸6和工程塑料用尼龍6樹脂。目前生產(chǎn)錦綸6的消費(fèi)量約占己內(nèi)酰胺總消費(fèi)量的60%。</p><p>　　工業(yè)上，主要

17、以環(huán)己烷氧化法或苯酚法生產(chǎn)ε-己內(nèi)酰胺。實(shí)驗(yàn)室合成ε-己內(nèi)酰胺已有不少報(bào)導(dǎo)其方法雖有不同，但都是以環(huán)已酮為原料 , 首先合成環(huán)己酮肟，然后經(jīng)貝克曼重排合成ε-己內(nèi)酰胺。</p><p>　　1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　己內(nèi)酰胺是化纖和工程塑料的重要原料 ,產(chǎn)品與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活息息相關(guān) ,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高 ,對(duì)己內(nèi)酰胺產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)

18、 ,國(guó)產(chǎn)己內(nèi)酰胺只能滿足1 /3的需求量 ,己內(nèi)酰胺被列為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)品。</p><p>　　近些年來國(guó)內(nèi)工程塑料行業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)己內(nèi)酰胺的需求旺盛，預(yù)計(jì)到2012年，我國(guó)對(duì)己內(nèi)酰胺的總需求量將達(dá)到約100.0萬噸。而屆時(shí)的生產(chǎn)能力最多只有約67.5萬噸，即使裝置滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也將有約32.5萬噸/年的缺口，仍需要依靠進(jìn)口來解決，己內(nèi)酰胺在我國(guó)的開發(fā)利用前景廣闊。</p><p>　　

19、表1-1 近幾年來我國(guó)己內(nèi)酰胺需求量進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)</p><p>　　表2-2 我國(guó)國(guó)內(nèi)主要廠家己內(nèi)酰胺的產(chǎn)量</p><p>　　可以看出多年來產(chǎn)品對(duì)外依存度一直很高，國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺缺口量很大，我國(guó)自行生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能供應(yīng)對(duì)己內(nèi)酰胺的需求，仍有很大的一部分需要靠外國(guó)進(jìn)口。巨大的市場(chǎng)缺口，給國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來無限商機(jī)。但是己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)是一個(gè)技術(shù)、資金密集的行業(yè)，因此突破國(guó)外公司的技術(shù)封鎖，

20、創(chuàng)建有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)境友好型企業(yè)是中國(guó)國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路[2]。</p><p>　　1.1.2世界發(fā)展趨勢(shì)[3]</p><p>　　目前，世界上己內(nèi)酰胺主要用于生產(chǎn)尼龍6纖維和尼龍6樹脂及薄膜，其中尼龍6纖維對(duì)己內(nèi)酰胺的需求量為230.8萬噸/年，占總需求量的60.93%；尼龍6樹脂及薄膜對(duì)己內(nèi)酰胺的需求量為136.9萬噸/年，占總需求量的36.14%；其他方面（包括 cas

21、t 尼龍等）的需求量為11.1萬噸/年，占總需求量的2.93%。</p><p>　　在今后幾年，全球己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)能力仍有增長(zhǎng)的空間，新建或擴(kuò)建計(jì)劃主要集中在亞洲的中國(guó)、印度、泰國(guó)以及中東歐地區(qū)的俄羅斯和波蘭地區(qū)。北美及西歐地區(qū)因?yàn)槭芟掠涡枨笤鲩L(zhǎng)遲緩的影響，而出現(xiàn)裝置生產(chǎn)能力大規(guī)模新建或擴(kuò)建較少情況。今后幾年世界己內(nèi)酰胺主要新建或擴(kuò)建情況見表2-3所示。</p><p>　　表2-3今后

22、幾年世界己內(nèi)酰胺的新建或擴(kuò)建情況（萬噸/年）</p><p>　　隨著世界己內(nèi)酰胺生產(chǎn)技術(shù)不斷開發(fā)和工業(yè)化，世界己內(nèi)酰胺的產(chǎn)能格局和市場(chǎng)供求關(guān)系將發(fā)生大的變化。預(yù)計(jì)到2013年,全世界己內(nèi)酰胺的總生產(chǎn)能力將超過560.0萬噸，而亞洲地區(qū)擴(kuò)能是拉動(dòng)全球能力增長(zhǎng)的主要因素，新增產(chǎn)能將超過80.0萬噸，今后世界己內(nèi)酰胺的發(fā)展亦將轉(zhuǎn)向以亞洲為中心。俄羅斯、韓國(guó)、泰國(guó)、印度等國(guó)家和地區(qū)己內(nèi)酰胺的不斷增加，促使原來出口到這

23、些地區(qū)的己內(nèi)酰胺轉(zhuǎn)向中國(guó)和其他亞洲市場(chǎng)，使得亞洲己內(nèi)酰胺市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。</p><p><b>　　1.2合成路線</b></p><p>　　關(guān)于己內(nèi)酰胺的合成方法，文獻(xiàn)報(bào)道主要分為以下幾大種。</p><p>　　1.2.1環(huán)己酮-羥胺法</p><p>　　環(huán)己酮-羥胺法是通過環(huán)己酮與羥胺反應(yīng)生成環(huán)己酮肟，環(huán)

24、己酮肟在發(fā)煙硫酸存在下進(jìn)行貝克曼轉(zhuǎn)位反應(yīng)得到轉(zhuǎn)位產(chǎn)物，轉(zhuǎn)位產(chǎn)物經(jīng)中和、分離、萃取等精制、提純工序后得到己內(nèi)酰胺。以沸石為催化劑，通過環(huán)己酮肟發(fā)生貝克曼重排制備己內(nèi)酰胺的方法是工業(yè)生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的重要途徑。目前生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工廠主要采用兩種途徑：液相貝克曼重排和氣相貝克曼重排。氣相重排工藝是目前的研究熱點(diǎn)，其具有成本低且無硫酸銨生成，可以采用芳烴以外的原料，對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)；但需要采用新設(shè)備，反應(yīng)過程復(fù)雜，且需要價(jià)格昂貴的催化劑，前期資金

25、投入大，如DuPont公司與BASF公司共同開發(fā)的丁二烯/甲烷工藝、DuPont公司與DSM公司共同開發(fā)的丁二烯/一氧化碳工藝等.所以目前世界上采用經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)的液相重排工藝生產(chǎn)的己內(nèi)酰胺仍占絕對(duì)地位[4]。 </p><p><b>　　1.2.2甲苯法</b></p><p>　　意大利SNIA公司開發(fā)的SNIA工藝是唯一以甲苯為主要原料生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工藝。本法

26、以甲苯為原料氧化生成苯甲酸，苯甲酸加氫得六氫苯甲酸；用含游離SO3大于3%的發(fā)煙硫酸吸收由氨氧化的亞硝氣制備亞硝基硫酸；亞硝基硫酸吸收六氫苯甲酸，在發(fā)煙硫酸的作用下反應(yīng)制得粗己內(nèi)酰胺；粗己內(nèi)酰胺經(jīng)二段萃取及氧化處理、蒸發(fā)得到成品己內(nèi)酰胺。</p><p>　　甲苯法的技術(shù)特點(diǎn)是生產(chǎn)流程短，但精制步驟多，硫銨副產(chǎn)量很高，裝置投產(chǎn)初期存在貴金屬催化劑消耗量太大等諸多問題，企業(yè)嚴(yán)重虧損經(jīng)濟(jì)性不佳，有較大的局限性，在意大

27、利的裝置已經(jīng)停產(chǎn)，僅有我國(guó)石家莊化纖有限公司尚在運(yùn)行[5]。</p><p>　　1.2.3環(huán)己烷光亞硝化法</p><p>　　該法是利用氯化亞硝酰具有極易光解離的性質(zhì),在光的照射下以環(huán)己烷為原料，在亞硝酰氯和氯化氫存在下使其轉(zhuǎn)化為環(huán)己酮肟，再與發(fā)煙硫酸進(jìn)行貝克曼重排生成己內(nèi)酰胺粗品，精制后得產(chǎn)品。</p><p>　　環(huán)己烷光亞硝化法工藝特點(diǎn)是省去了環(huán)己酮、羥胺

28、、肟化裝置使投資的費(fèi)用降低，流程縮短；但反應(yīng)器難以設(shè)計(jì)，耗電量大，物料腐蝕性強(qiáng)等而使發(fā)展受到限制[6]。</p><p><b>　　1.2.4氨肟化法</b></p><p>　　該法是以環(huán)己烷為原料，在催化劑作用下，與氨、雙氧水反應(yīng)，環(huán)己酮直接得到環(huán)己酮肟。反應(yīng)混合物環(huán)己酮肟、甲醇、氮?dú)庠诟邷叵峦ㄟ^分子篩，環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化為己內(nèi)酰胺，或經(jīng)液相貝克曼重排得到粗己內(nèi)酰胺。

29、精制得產(chǎn)品。</p><p>　　氨肟化法工藝特點(diǎn)是工藝流程較短；能耗較低；三廢排放量小；沒有副產(chǎn)品硫銨生成不需貴金屬作催化劑，能有效地降低生產(chǎn)成本；產(chǎn)品質(zhì)量一般[7，8，9，10]。</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品試劑</p><p>　　表2-1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

30、一覽表</p><p>　　除以上電子儀器外還需儀器有：600 ml燒杯，250 °C溫度計(jì)，玻璃棒，橡皮圈，橡皮塞，250 ml錐形瓶，250 ml三口燒瓶，恒壓滴液漏斗，冷凝管，圓底燒瓶，10 ml量筒，50 ml量筒，100 ml量筒，分液漏斗。</p><p>　　表2-2 實(shí)驗(yàn)試劑藥品一覽表</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)原理&

31、lt;/b></p><p>　　肟在酸（如硫酸、五氯化磷）作用下，發(fā)生分子內(nèi)重排生成酰胺的反應(yīng)稱為貝克曼重排。環(huán)己酮與羥胺反應(yīng)生成環(huán)己酮肟，然后在濃硫酸作用下經(jīng)貝克曼重排得到己內(nèi)酰胺[11]：</p><p><b>　　Scheme 1</b></p><p><b>　　2.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p>

32、;<p>　　2.3.1環(huán)己酮肟的制備</p><p>　　1、在250 ml錐形瓶中將14 g羥胺鹽酸鹽及20 g無水乙酸鈉溶解在60 ml水中，溫?zé)崾谷芤哼_(dá)35°C -40 °C使其溶解。</p><p>　　2、稱量14 g環(huán)己酮，每次2 ml分批加入到上述溶液中，邊加邊搖晃，此時(shí)析出固體。加完后，用橡皮塞塞住瓶口，激烈搖動(dòng)幾分鐘，環(huán)己酮肟呈白色粉狀

33、結(jié)晶析出，若此時(shí)環(huán)己酮肟呈白色小球狀，則表示反應(yīng)未完全，須繼續(xù)振搖。環(huán)己酮肟制備時(shí)一定要?jiǎng)×覔u晃，因?yàn)榄h(huán)己酮與水溶液不互溶，而羥胺溶解在水中，環(huán)己酮與羥胺不能較好的接觸，因此反應(yīng)不夠徹底，激烈振蕩使得環(huán)己酮與羥胺充分接觸，反應(yīng)完全，盡量轉(zhuǎn)化為環(huán)己酮肟。。</p><p>　　3、把錐形瓶放在冰水浴中冷卻，粗產(chǎn)品在布氏漏斗上抽濾，并用少量水洗滌，抽干后，在濾紙上進(jìn)一步壓干。</p><p>

34、　　4、取出濾餅，在60 °C的烘箱內(nèi)烘干。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定（環(huán)己酮肟的熔點(diǎn)在89 °C～90 °C），純環(huán)己酮肟產(chǎn)品可直接用于貝克曼重排實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　2.3.2己內(nèi)酰胺的制備</p><p>　　1、在600 ml燒杯中放置10 g環(huán)己酮肟及20 ml85%硫酸.用一支250 °C溫度計(jì)和一根玻璃棒用橡皮圈捆綁在一起當(dāng)作攪拌棒進(jìn)行攪

35、拌，使兩者充分混合。</p><p>　　2、在石棉網(wǎng)上用小火加熱燒杯，當(dāng)開始出現(xiàn)氣泡時(shí)（約120 °C），立即移去火源，此時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)且在數(shù)秒鐘內(nèi)完成，溫度都很快的上升，生成棕色粘稠狀液體。</p><p>　　3、待冷卻后將此溶液倒入250 ml三口燒瓶中，三口燒瓶裝配有溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和冷凝管。用冰鹽浴冷卻三口燒瓶在磁力攪拌器下進(jìn)行攪拌。當(dāng)反應(yīng)溫度下降到0 &#

36、176;C～5 °C時(shí)，從滴液漏斗緩慢的滴加20%氨水（開始滴加氨水時(shí)要緩慢滴加。中和反應(yīng)溫度要控制在15攝氏度以下，避免在較高溫度下己內(nèi)酰胺發(fā)生水解），直至溶液對(duì)石蕊試紙呈堿性。</p><p>　　4、將粗產(chǎn)品倒入分液漏斗中，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，分出水層。</p><p>　　5、將油層轉(zhuǎn)移至100 ml的克氏燒瓶中，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，蒸出多余的乙酸乙酯，提純己內(nèi)酰胺。</

37、p><p>　　6、將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到的產(chǎn)品，繼續(xù)用乙酸乙酯溶解，并用活性炭進(jìn)行洗滌脫色，進(jìn)行抽濾，取濾液再次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到產(chǎn)品，反復(fù)進(jìn)行兩次，得到較為純凈的己內(nèi)酰胺固體。</p><p>　　7、將固體產(chǎn)品放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定。</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論</b></p><p>　　根

38、據(jù)合成反應(yīng)的要求，為了得到更好的產(chǎn)率，我們就研究了物料的合理配比，合理的反應(yīng)時(shí)間，合理的工藝。</p><p>　　3.1環(huán)己酮肟制備的優(yōu)化</p><p>　　環(huán)己酮肟制備的優(yōu)化主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）環(huán)己酮和羥胺鹽酸鹽的配比；</p><p>　?。?）反應(yīng)溫度的選擇；</p><p>　　

39、（3）物料加入的選擇；</p><p>　　3.1.1 反應(yīng)溫度的探究</p><p>　　反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)有較大的影響，適當(dāng)?shù)臏囟?，能夠提高反?yīng)速率同時(shí)減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，制備純凈的產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)以14 g環(huán)己酮與14 g羥胺鹽酸鹽以及20 g無水乙酸鈉為原料進(jìn)行反應(yīng)，在原料配比不變的情況下，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)，觀察產(chǎn)物的生成及產(chǎn)率。</p><p>　　表3-1 反應(yīng)

40、溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響</p><p>　　根據(jù)上表可知，反應(yīng)溫度超過45 °C時(shí)，生成的產(chǎn)物超過100%且熔點(diǎn)不在環(huán)己酮肟的正確熔點(diǎn)內(nèi)，說明有其他副產(chǎn)物生成或生成的物質(zhì)發(fā)生變化，因此制備環(huán)己酮肟的反應(yīng)溫度不能超過45 °C。低于45 °C的情況下，溫度在35 °C ~40°C下的產(chǎn)率更高，最終得出，環(huán)己酮肟制備的最合理溫度在35 °C～40 °

41、C。</p><p>　　3.1.2環(huán)己酮與羥胺鹽酸鹽配比的探究</p><p>　　原料的配比對(duì)產(chǎn)物的影響非常大，不同的配比產(chǎn)率不同，產(chǎn)物可能也不同，為確定最合理反應(yīng)比，本實(shí)驗(yàn)對(duì)在最合理溫度的情況下不同原料的配比進(jìn)行了反應(yīng)，觀察其收率，結(jié)果見表3-2。</p><p>　　表3-2 原料配比（環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽）對(duì)反應(yīng)收率的影響</p><p

42、>　　無水乙酸鈉的作用是中和羥胺鹽酸鹽中的鹽酸，調(diào)節(jié)反應(yīng)PH值，使得羥胺與環(huán)己酮的縮合反應(yīng)在順利的環(huán)境下進(jìn)行，因此其投入量隨原料配比的不同發(fā)生變化，以便保持反應(yīng)PH值環(huán)境的一致。有上表可知，當(dāng)環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽的配比為2.0/1.0時(shí)，即環(huán)己酮過量，生成產(chǎn)物的熔點(diǎn)超過了環(huán)己酮肟的熔點(diǎn)量程，且產(chǎn)率超過了100%，而環(huán)己酮肟的制備產(chǎn)物烘干后直接可以使用，但其產(chǎn)率大于100%，表明可能有有副產(chǎn)物產(chǎn)生或其他因素而導(dǎo)致產(chǎn)品不純使產(chǎn)品的總產(chǎn)量

43、超過了理論上得到產(chǎn)物的產(chǎn)量。 當(dāng)環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽的摩爾比為1.0/1.0時(shí)，環(huán)己酮肟的產(chǎn)率只有53%左右，產(chǎn)率很低，而當(dāng)環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽的摩爾比為2.0/3.0，即羥胺鹽酸鹽過量時(shí)，環(huán)己酮肟的產(chǎn)率達(dá)到了99.06%。因此，在考慮最合理經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，取環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽摩爾比在2.0/3.0左右（即羥胺鹽酸鹽過量）最合理，產(chǎn)率最高，且原料充分利用。</p><p>　　3.1.3環(huán)己酮加入方式的探究</p&

44、gt;<p>　　該合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中會(huì)放出熱，在控制溫度的同時(shí)，環(huán)己酮加入的方式也影響著反應(yīng)的進(jìn)行。于是我們?cè)谄渌麠l件不變的情況下，選擇環(huán)己酮肟反應(yīng)最完全的物料投放比例，最合理的反應(yīng)溫度下，通過改變環(huán)己酮加入方式的不同，觀察環(huán)己酮滴加后反應(yīng)的變化來探究環(huán)己酮加入方式的不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。</p><p>　　表3-3 環(huán)己酮加入方式對(duì)反應(yīng)的影響</p><p>

45、;　　由表3-3 中序號(hào)（4）可以看出,當(dāng)環(huán)己酮一次性全部加入錐形瓶中，會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng)，溫度迅速的上升，存在一定的危險(xiǎn)，且其產(chǎn)率超過了100%，而環(huán)己酮肟的制備產(chǎn)物烘干后直接可以使用，但其產(chǎn)率大于100%，表明其可能有副產(chǎn)物產(chǎn)生。而當(dāng)環(huán)己酮分批少量的加入，從1～3組序號(hào)中可以看出，其投入的方式僅僅影響反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)其他因素沒有影響，但是逐低加入所需的時(shí)間較長(zhǎng)，但其反應(yīng)完全所需的時(shí)間并不能縮短很多，因此，從經(jīng)濟(jì)效率的角度出發(fā)，環(huán)己酮

46、每次1 ml加入到錐形瓶中進(jìn)行反應(yīng)為最合理的方式。</p><p>　　3.2己內(nèi)酰胺合成的優(yōu)化</p><p>　　己內(nèi)酰胺合成的優(yōu)化主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）反應(yīng)溫度的選擇；</p><p>　?。?）催化劑濃度的影響；</p><p>　　3.2.1反應(yīng)溫度的探究</p>&l

47、t;p>　　于實(shí)驗(yàn)室制備己內(nèi)酰胺的實(shí)驗(yàn)中，溫度的控制是極其重要的，反應(yīng)溫度的高低直接影響到產(chǎn)物的質(zhì)量，所以探究最合理反映溫度很有必要。我們將物料投入相同，其余環(huán)境都一致的情況下，改變反應(yīng)溫度，觀察產(chǎn)物的生成情況。 </p><p>　　表3-4 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的影響</p><p>　　從上表中看出，當(dāng)反應(yīng)溫度加熱到130 °C時(shí)，反應(yīng)發(fā)生及其劇烈，反應(yīng)中有少許樹脂狀聚合物

48、生成,甚至造成反應(yīng)物沖出容器，因此反應(yīng)物的熔點(diǎn)低于己內(nèi)酰胺的正常熔點(diǎn)。當(dāng)反應(yīng)溫度加熱至110 °C時(shí)，盡管消耗的氨水較少，但中和反應(yīng)所需的卻比較長(zhǎng)，且己內(nèi)酰胺的產(chǎn)率不高。因此，綜合各方面影響因素，可以得出當(dāng)反應(yīng)溫度加熱至120 °C時(shí)，所消耗氨水的量較少，中和反應(yīng)的時(shí)間較短，且己內(nèi)酰胺的產(chǎn)率較高，是最合理的反應(yīng)溫度。</p><p>　　3.2.3催化劑濃度的影響</p><

49、;p>　　由于氨水中和反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)溫度會(huì)影響著己內(nèi)酰胺的穩(wěn)定性，因此硫酸作為催化劑不僅對(duì)反應(yīng)速率有影響，同時(shí)其濃度的大小對(duì)產(chǎn)物的生成也有一定的影響。在最合理的反應(yīng)條件下，改變催化劑的濃度，觀察反應(yīng)的生成情況。</p><p>　　表3-5 催化劑濃度的影響</p><p>　　從表3-5可知，在70%硫酸下所需的中和反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)且差率也不大；而85%硫酸下，盡管

50、時(shí)間比75%硫酸作催化劑相對(duì)短些但產(chǎn)量比其小，因此催化劑硫酸濃度控制在75%時(shí)，其各方面的因素都屬于較合理的狀態(tài)。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　己內(nèi)酰胺的實(shí)驗(yàn)室合成，重排反應(yīng)溫度控制溫度必須十分的嚴(yán)格，同時(shí)由于反應(yīng)原料的投入不多，且重排產(chǎn)物些許粘稠，且遇水容易水解致使產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移較為困難，同時(shí)精制產(chǎn)品時(shí)未能避免產(chǎn)物在水中有較大的溶解

51、度或因活性炭的吸附有一定的影響，造成產(chǎn)物有一定的損失，因此實(shí)驗(yàn)室制備己內(nèi)酰胺的產(chǎn)率不高，一般在30%左右。</p><p>　　為了提高產(chǎn)率,，降低其他的損耗,做到實(shí)驗(yàn)安全可靠，論文通過單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，得出結(jié)論如下：</p><p>　　第一部分：環(huán)己酮肟的制備</p><p>　?。?）環(huán)己酮肟制備的最合理溫度在35 °C～40 

52、6;C。</p><p>　?。?）環(huán)己酮/羥胺鹽酸鹽摩爾比在2.0/3.0左右（即羥胺鹽酸鹽過量）最為合理，產(chǎn)率最高，且原料充分利用。</p><p>　?。?）從經(jīng)濟(jì)效率的角度出發(fā)，環(huán)己酮每次1 ml加入到錐形瓶中進(jìn)行反應(yīng)為最合理的方式。</p><p>　　第二部分：己內(nèi)酰胺的合成</p><p>　?。?）己內(nèi)酰胺的反應(yīng)溫度加熱至11

53、5 °C～120 °C最合理。</p><p>　?。?）催化劑使用控制在75%硫酸濃度，中和反應(yīng)的效率最高，產(chǎn)物的利用率最合理。</p><p><b>　　5 展望</b></p><p>　　隨著人們生活越來越注重環(huán)保，精細(xì)化工生產(chǎn)越來越受到人們的關(guān)注。本論文以環(huán)己酮為原料，首先生產(chǎn)環(huán)己酮肟再經(jīng)貝克曼重排的過程盡管能達(dá)

54、到較為合理的工藝條件，但是未來我們還可以探究更加合理的工藝條件，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以得到對(duì)環(huán)境污染小、工藝流程簡(jiǎn)單，有效降低成本并且產(chǎn)物質(zhì)量?jī)?yōu)異的己內(nèi)酰胺合成工藝條件。己內(nèi)酰胺在我國(guó)的開發(fā)利用前景廣闊，更好的己內(nèi)酰胺合成工藝能給我國(guó)升值世界的己內(nèi)酰胺發(fā)展帶來巨大效益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 崔文. 國(guó)內(nèi)外己內(nèi)酰胺的供需現(xiàn)

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