并流式微反應(yīng)器中叔胺裂解、芳烴硝化反應(yīng)的研究.pdf

1、微反應(yīng)技術(shù)是目前精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。微反應(yīng)器是具有特殊三維結(jié)構(gòu)的微通道反應(yīng)器，微通道尺寸在亞微米到亞毫米級(jí)，通常在10～500μm之間。微反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是比表面積大，進(jìn)而強(qiáng)化了傳熱、傳質(zhì)速率，能確保反應(yīng)在精確的溫度下和時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。研究微反應(yīng)器內(nèi)強(qiáng)放熱、吸熱或多相反應(yīng)體系的過程特征具有理論和工程實(shí)踐指導(dǎo)意義。 在文獻(xiàn)檢索閱譯的基礎(chǔ)上，綜述了微反應(yīng)器的性能及應(yīng)用，分析了叔胺裂解、芳烴硝化反應(yīng)的機(jī)理過程，設(shè)計(jì)并制造了并流

2、式微反應(yīng)器，研究了叔胺裂解、芳烴硝化反應(yīng)在微反應(yīng)器中的過程特征，并優(yōu)化了工藝參數(shù)。 (1)分別研究了在常規(guī)反應(yīng)器和微反應(yīng)器中，以3-(N，N-二甲氨基)-N,N-二甲基丙酰胺(DMDA)為原料，研究了DMDA催化裂解合成N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)的新工藝。通過對(duì)各種酸的催化效果的篩選，考察了不同催化劑對(duì)該裂解反應(yīng)的催化效果，重點(diǎn)考察了催化劑及其用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，并優(yōu)化選擇了較

3、優(yōu)工藝參數(shù)組合。常規(guī)反應(yīng)中：催化劑磷酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％，反應(yīng)溫度180℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，反應(yīng)壓力47 880 Pa。裂解反應(yīng)收率達(dá)84.2％；微反應(yīng)器中：催化劑四丁基溴化銨(TBAB)用量m(TBAB)：m(DMDA)為0.02，體積流速0.24 ml.min-1，反應(yīng)溫度270℃，DMDA單程轉(zhuǎn)化率達(dá)17.0％，時(shí)空轉(zhuǎn)化率(STC)達(dá)2.36x109 mol.m-3.h-1。微通道反應(yīng)器中時(shí)空轉(zhuǎn)化率約為常規(guī)反應(yīng)器的1500倍。

4、 (2)研究了在微反應(yīng)器中氯苯硝化反應(yīng)過程。重點(diǎn)考察了混酸配比、硝酸比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素對(duì)氯苯硝化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、收率以及鄰對(duì)比的影響。通過篩選，得到較優(yōu)的硝化工藝參數(shù)組合為：混酸n(HNO3):n(H2SO4)=1:3，硝酸比n(HNO3):n(C6H5C1)=1.4，氯苯流速0.25ml/min(2.5mmol/min，)，反應(yīng)溫度100℃，氯苯單程轉(zhuǎn)化率達(dá)98％，單硝化物收率最高98.5％，對(duì)鄰比約為2，較文獻(xiàn)值2.3小。

5、以硝酸.硫酸.磷酸為硝化試劑硝化氯苯，較優(yōu)工藝參數(shù)為：n(HNO3):n(H2SO4):n(H3PO4)=1:2:1，硝酸比n(HNO3)：n(C6H5C1)=1.4，氯苯流速分別為0.25ml/min(2.5mmol/min)，，反應(yīng)溫度140℃，氯苯單程轉(zhuǎn)化率達(dá)97％，單硝化產(chǎn)物收率最高97.5％，單硝化產(chǎn)物收率對(duì)鄰比約為1.95。以硝酸-硫酸-多聚磷酸為硝化劑，氯苯硝化過程的工藝參數(shù)為：n(HNO3)：n(H2SO4):n(PPA

6、)=1:2:1，硝酸比n(HNO3):n(C6H5C1)=1.5，氯苯流速分別為0.25ml/min(2.5mmol/min)，反應(yīng)溫度140℃，氯苯單程轉(zhuǎn)化率達(dá)96％，單硝化產(chǎn)物收率96.1％，單硝化產(chǎn)物收率對(duì)鄰比約為1.8，較硝酸-硫酸混酸、硝酸-硫酸-磷酸硝化低。 研究了在微反應(yīng)器中苯酚均相硝化反應(yīng)?？疾炝嗽谖⒎磻?yīng)器中硝酸比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素對(duì)氯苯硝化反應(yīng)的收率以及鄰對(duì)比的影響在微反應(yīng)器中。通過篩選，較優(yōu)的硝化工藝