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己二腈催化加氢制备己二胺的工艺及动力学研究

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目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 己二胺的性质和用途

1.2 加氢反应的工艺

1.2.1 腈类化合物的加氢

1.2.3 己二胺合成工艺路线

1.3 加氢反应的动力学

1.3.1 催化加氢反应的机理

1.3.2 连串反应的动力学研究

1.3.3 动力学的研究

1.4 固液平衡的研究

1.4.1 固液相平衡中溶解度的测定

1.4.2 固液相平衡的热力学模型

1.5 本课题的意义和内容

2 己二腈催化加氢工艺条件及优化

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 预实验

2.2.2 实验方案

2.2.3 实验原料与装置

2.2.4 实验步骤

2.2.5 气相色谱仪及标准曲线

2.3 实验结果与分析

2.3.1 均匀设计实验的结果与分析

2.3.2 单因素实验的结果与分析

2.3.3 验证最佳工艺条件

2.3.4 催化剂的套用实验

2.4 本章小结

3 己二腈催化加氢动力学的研究

3.1 动力学实验原料与仪器

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验仪器

3.2 动力学实验方法

3.2.1 实验操作方法

3.2.2 取样及处理方法

3.3 动力学实验的结果

3.3.1 不同反应温度下的实验数据

3.3.2 不同反应压力下的实验数据

3.4 动力学模型的确定

3.4.1 泊除内外扩散的影响

3.4.2 动力学数据的处理

3.5 动力学模型及方程的验证

3.6 小结

4 己二胺溶解度的测定

4.1 实验方案的确定

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 实验装置

4.2.3 实验过程

4.2.4 验证实验装置和方法的可靠性

4.2.5 实验误差的相关因素控制

4.3 实验数据与关联

4.3.1 溶解度测量的结果

4.3.2 溶解度数据的模型及关联

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢

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摘要

己二胺是一种重要的化工原料,主要用于和己二酸反应生产尼龙66,和癸二酸反应生产尼龙610,同时,还可用于生产成聚亚胺羧酸酯泡沫塑料、涂料、粘合剂、橡胶助剂和漂白剂等等,随着科学技术的进步和化工新材料的不断开发,己二胺的用途越来越广泛。
   本文以乙醇为溶剂,雷尼镍为催化剂,对己二腈催化加氢制备己二胺的工艺条件进行研究及优化。设计了均匀实验及单因素实验,系统地考察了反应时间,反应温度,氢气压力,催化剂用量和搅拌速率对己二腈加氢工艺的影响。当在高压釜中加入144g己二腈及同体积无水乙醇时,得到了适宜的反应条件是:反应温度为75℃,反应时间为8h,催化剂加入量为己二腈质量的6.6%(9.5g),氢气压力为3.3Mpa及搅拌速率为500r·min-1时,转化率达到100%,收率达96%以上。
   在消除了内、外扩散影响的条件下,采用雷尼镍催化剂在间歇高压釜中进行了己二腈催化加氢反应动力学的研究。通过测定己二腈催化加氢过程中己二腈、氨基己腈和己二胺浓度随时间变化的c~t曲线,获得了己二腈催化加氢制备己二胺反应中两阶段的反应级数、速率常数和活化能等动力学参数。在温度328~358K,压力2~3.5MPa范围内,己二腈催化加氢时对己二腈呈一级反应,对氢压呈1.4级反应;中间产物氨基己腈继续加氢形成己二胺时,对氨基己腈为零级反应,而对氢压则为1.3级反应。再对求得的动力学参数进行拟合,得到了己二腈催化加氢的动力学方程。
   本文利用激光监视装置,采用变温溶解法测定了己二胺在甲醇-水以及乙二醇-水中的溶解度。实验的温度范围为5℃~35℃,混合溶剂中水的变化范围为10%~30%。实验结果表明己二胺在不同体系中的溶解度均随温度的升高而增大,在同一温度下随含水量的升高而增大。并用简化的参数方程对实验测定结果进行了关联,计算所得的溶解度与实验结果符合良好。实验所得溶解度数据可对粗产品的分离和提纯提供参考依据。

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