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由环己烯制备1,2-环己二醇的研究

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引言

一 1,2-环己二醇的开发利用

二 1,2-环己二醇及其衍生物合成邻苯二酚的应用前景

三本课题开展的意义和内容

第一章文献综述

1.1 1,2-环己二醇的来源

1.2化学合成方法

1.2.1环己烯氧化法

1.2.2高锰酸钾氧化法

1.2.3乙酸亚鉈法

1.2.4环氧环己烷法

1.2.5其它合成方法

1.3氧化反应的方法及特点

1.3.1液相空气氧化反应

1.3.2气相空气氧化反应

1.3.3化学氧化反应

1.3.4电解氧化

1.4化学合成路径的选择

1.5人工神经网络简介

1.5.1人工神经网络的发展状况

1.5.2改进的人工神经网络模型

1.6国内外固液相平衡研究的现状

1.6.1获得固体在液体中溶解度数据的方法

1.6.2影响溶解度数据测定的因素

1.6.3固体在液体中溶解度的研究方法

1.7小结

第二章1,2-环己二醇合成实验结果及讨论

2.1实验部分

2.1.1试剂及分析方法

2.1.2分析可靠性验证

2.1.3合成工艺路线的确定

2.1.4实验操作

2.1.5数据处理

2.2实验结果及讨论

2.2.1 甲酸作载氧剂制备1,2-环己二醇的结果与讨论

2.2.2 乙酸作载氧剂制备1,2-环己二醇的结果与讨论

2.3人工神经网络技术

2.3.1神经网络模型参数的确定

2.3.2网络的训练结果及应用

2.4放大试验和氧化反应加料方式的影响

2.5乙酸和乙酸乙酯的回收利用

2.5.1乙酸的回收利用

2.5.2溶剂的回收利用

2.6 1,2-环己二醇结构的确定

2.6.1熔点测试

2.6.2红外线分析

2.7小结

第三章1,2-环己二醇合成反应动力学的研究

3.1反应原理

3.2分析方法的确定

3.2.1分析原理

3.2.2分析方法的验证

3.3等温表观动力学方程式的确定

3.3.1实验步骤

3.3.2反应时间与过氧化氢浓度间的关系

3.4反应的表观活化能的确定

3.5反应动力学模型的验证

3.6小结

第四章1,2-环己二醇热力学基础数据的测定与关联

4.1 1,2-环己二醇的熔点和熔化焓

4.1.1熔点的测定

4.1.2 1,2-环己二醇熔点和熔化焓测定结果讨论

4.2 1,2-环己二醇的热容和热力学函数

4.2.1定压热容的测定

4.2.2熔化焓和熔化熵

4.2.3热力学函数

4.3 1,2-环己二醇的标准燃烧焓和标准生成焓

4.3.1燃烧焓或燃烧热

4.3.2燃烧焓的测定

4.4 1,2-环己二醇的标准生成焓与标准反应焓

4.4.1 1,2-环己二醇标准生成焓

4.4.2 1,2-环己二醇标准反应焓

4.5小结

第五章1,2-环己二醇溶解度的测定和固液相平衡的研究

5.1 1,2-环己二醇溶解度测定

5.1.1实验方案的确定

5.1.2综合法测定溶解度

5.1.3试验原料及原料提纯

5.2溶解度测定结果

5.2.1实验数据的讨论

5.2.2实验误差分析

5.3理论模型的建立

5.3.1热力学理论基础

5.3.2用UNIFAC模型研究1,2-环己二醇在有机溶剂中的溶解性

5.3.3新集团的定义

5.3.4基团表面积参数和体积参数

5.3.5基团交互作用参数的回归

5.4用UNIFAC模型预测溶解度及预测功能的评价

5.4.1元物系UNIFAC模型计算溶解度与实验值的比较

5.4.2三元固液相平衡数据的测定

5.4.3修正UNIFAC模型预测固液平衡数据功能的评价

5.5本文模型与简单方程和λh方程的比较

5.5.1简单方程的结果与讨论

5.5.2 λ h方程结果与讨论

5.5.3本文模型与其它模型的比较

5.6小结

第六章有机溶剂萃取1,2-环己二醇的研究

6.1液-液系统相平衡的测定方法

6.1.1间歇法测定分配系数

6.1.2连续法测定分配系数

6.2溶剂萃取分配系数(分配比)的计算

6.3实验结果与讨论

6.3.1实验方案的确定

6.3.2实验装置及测定方法

6.3.3萃取试验结果及讨论

6.3.4溶剂萃取的有机相组分和组成的确定

6.3.5溶剂萃取的盐效应

6.3.6温度对萃取平衡的影响

6.4小结

第七章结论

参考文献

攻读博士学位期间的主要科研成果

致谢

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摘要

该文对以环己烯、有机酸、过氧化氢为基本原料,采用原位法直接制备反式-1,2-环己二醇的新工艺进行了较为系统的研究.该文根据环己烯分子结构特点及有关单元合成反应的基础理论,首先制定出1,2-环己二醇合成的初步实验方案,并对得到的结果进行比较,确定了影响该复杂反应体系的关键因素:温度、静置时间、有机酸用量、过氧化氢用量、有机酸浓度.进而重点探讨了温度、有机酸用量、过氧化氢用量等因素对合成反应的影响.采用该文优化出的最佳工艺条件来合成反式-1,2-环己二醇,用乙酸作载氧剂环己烯的转化率为77.9﹪,1,2-环己二醇的单程收率可达74﹪,用甲酸作载氧剂环己烯的转化率为99.5﹪,1,2-环己二醇的单程收率可达90﹪,而且未反应的环己烯和催化剂以及萃取剂等均可以循环利用,该工艺堪称为绿色环保工艺.该研究还由DSC测试技术,实验测定了顺式-1,2-环己二醇和反式-1,2-环己二醇的熔点、熔化焓和定压热容,建立了两种不同几何结构(顺式-,反式-1,2-环己二醇)的混合物的熔化温度与组成之间的关系,以及熔化焓与组成之间的关系,同时还建立起了定压热容与温度之间的关系;由绝热氧弹测定仪,实验测定了1,2-环己二醇的标准摩尔燃烧焓,根据热力学原理计算出了1,2-环己二醇的标准摩尔生成焓以及该文研究氧化反应的标准反应焓.利用UNIFAC模型对1,2-环己二醇在极性溶剂中的溶解度进行了估算,定义了C<,6>H<,12>O<,2>和CH<,2>=CHCOO等新基团,并对基团体积参数、表面积参数和基团交互作用参数进行优化,建立了该文的NUIFAC模型.模型对实验溶解度的预测获得了良好结果,其溶解度总的平均相对误差为7.48﹪.另外该文模型与简单方程、λh方程相比,其预测结果与简单方程、λh方程的精度基本相当.采用该文建立的UNIFAC模型,对水+1,2-环己二醇+乙酸乙酯和水+1,2-环己二醇+乙酸丁酯三元物系的平衡数据进行估算,总的平均相对误差分别为10.77﹪和9.80﹪,进而验证了该文模型的适用性.该文以实验溶解度数据为基础,对溶剂萃取1,2-环己二醇的热力学行为进行了讨论,建立了萃取热力学模型,考察了盐析作用对萃取过程的影响.

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