1、毕业论文 开题报告 环境工程 对氯甲苯的氧化 1、前言 对氯苯甲醛 (4-chloro-Benzaldehyde,简称 PCBD)是精细化工领域的重要中间体，广泛用于染料、农药和医药的生产 1。其制备方法主要有对氯甲苯气相氧化法、液相氧化法、电化学氧化法和氯化水解法。蔡敏敏等 2以 Co Mn Br混合物为催化剂，在醋酸作溶剂的条件下，采用常压空气气相氧化法制备对氯苯甲醛 3。采用钒硅分子筛为催化剂，以 H2O2作氧化剂制备对氯苯甲醛。刘国际等 4以硫酸为氧化体系研究了对氯甲苯间接电氧化制对氯苯甲醛的反应动力 学。虽然制备对氯苯甲醛的方法很多，但目前国内生产对氯苯甲醛的主要方法仍然是氯化水解法
2、。该方法是对氯甲苯侧链氯化得到对氯氯苄和对氯苄叉二氯 (p chlorobenzal chloride，简称 PCBC)的混合物，然后水解得到对氯苯甲醛。水解采用的催化剂有 SnCl2， FeCl3，和 CuCl等 【 5】 。但是采用这类催化剂生产对氯苯甲醛存在用量大、与产品难完全分离、影响产品色泽等缺点，而且这些催化剂的金属离子会造成环境污染。为了解决上述问题，本工作在以对氯甲苯为原料制备高纯度对氯苄叉二氯的基础上，选择环境友好的相转移 催化剂(Phase Transfer Catalyst，简称 PTC)进行水解反应 【 6】 ，研究对氯苄叉二氯的水解反应规律和宏观动力学，为工业放大设计
3、提供依据。 2、课题研究背景 我国有机中间体工业发展历程大致可以分为三个阶段，一是建国初期至 20 世纪 80 年代中期，随着我国化学工业的发展，有机中间体为了满足国民教育发展需求，开始有计划的建设与发展，但是总体水平低、品种少、规模小、质量差、工艺技术落后、许多中间体不能够生产，这个时期整体上处于起步阶段。二是 20 世纪年代中后期至 2000 年是我国中间体快速发展的时期 ，尤其是 20 世纪 80 年代末期到 90 年代初期，西方发达国家和地区由于环境保护压力日益增加，许多传统的精细化工产业生产与贸易的东移，以染料业最为明显，而我国正处于生产与贸易的中心地带，因此带动了我国有机中间体工业
4、快速蓬勃的发展，这一时期国内掀起了有机中间体建设的热潮，几年间成百千家有机中间体生产企业诞生，而且有机中间体市场在内需和出口的强烈刺激下，全线飘红。但是盲目建设严重，许多企业采用国有企业的并不先进技术，低水平、小规模复制中小型装置，随着新建企业越来越多，为了竞争有限的国内外市场，在竞争中竞相压价，大部分 企业经济效益下滑，经营与生产举步维艰，给整个行业带来巨大打击。三是 2001 年开始，本人认为我国有机中间体开始进入一个新的发展时期， 20 世纪年代末受到亚洲金融风暴和世界经济不景气的影响，加上国内盲目建设严重，国内有机中间体业许多有远见企业开始进行调整，在困境中求变、求新、求大、求发展。因
5、此整个有机中间体业出现了一次很大的整合，加快产品结构调整，许多产品规模化、系列化，从以前粗放式的发展向集约化迈进，不仅重视产品品种、产量等，而更多重视产品内涵、延伸等。因此目前国内有机中间体工业正在出现一个较大变革与新发展阶段 ，可以说对于许多中间体企业来说，今后几年是其发展中的关键时期，挑战与机遇共存，所有有机中间体企业必须仔细分析，重点要在产品内涵上去做文章，以求在激烈竞争中站稳脚跟，向前发展 7。 有机中间体品种极多，难以胜数，国内能够生产有数千种以上，而且与有机化工原料之间没有明显的划分标准，因此很难进行明确定义与区分，大致可以分为基础通用的中间体，某一化工领域内的中间体和专用中间体。
6、由于品种众多，涉及的下游化工领域也各有不同，有机中间体产品发展也参差不齐，发展的侧重点有所不同，因此不可能面面俱到，只尽量把国内重点有影响 的一些中间体，按目前产业现状与将来发展趋势进行分类，期望能够让国内有机中间体有个比较直观的认识 7-9。 3、存在问题及发展措施 通过我国化工科研机构和生产企业的不懈努力，近十年来我国有机中间体取得了快速的发展，但是与国内精细化工发展的需求和与国外先进国家水平相比较仍存在很大差距。今后我国有机中间体要根据产品的具体情况，因地制宜的进行发展 ,促进我国有机中间体在现有基础，百尺竿头，更进一步。目前国内有机中间体存在的主要问题有：一是我国中间体制造技术不够先进
7、，基本上采取传统到普的合成技术进行生产，液体 H2so3磺化、连续硝化、绝热硝化、加氢还原、贵金属催化、新型氧化等新技术没有得及；二是产品质量与欧美等国产品相比还有一定差距，特别是产品的一致性，包括质量指标和可用性两个方面存在差距，产品不够精细，许多产品的杂质含量不明，对下游产品质量造成很大影响；三是环境污染严重，许多企业不仅没有采用先进的清洁工艺，而且也没有采取很好的末端处理技术对三废进行治理；四是盲目建设严重，许多产品采取低水平、小规模重复建设；五是竞争对手日益强大，我国有机中间体竞争对手不仅有欧美工业发达国家和地区，而且亚洲特别是东南亚、南亚的一些国家的 有机中间体发展迅速，如印度在染料
8、、医药和农药中间体等许多产品上在国际市场上已超过中国产品的份额。针对我国有机中间体的生产现状和存在问题，我国有机中间体今后重点要做好以下工作，针对我国中间体发展现状，不同的中间体也应该采取不同的发展的措施，其中关键是在开发、生产、经营与管理等方面要勇于创新，打破传统理念束缚，做到与时俱进 10。 一是一些已经达到世界级规模的有机中间体，以后要转变传统的发展理念，要尽快从“ 规模化是发展与增加竞争力 ” 的传统理念中走出，充分认识到规模化效益是有限度的，而不是无限制。在规模化与合成 技术达到国际先进水平以后，着重要加大下游产品的开发与延伸，形成上下游一条龙互惠互利的发展模式，依托科学技术进步和远
9、见的规划，增加装置的内涵，做到产品链式化、精细化、系列化、高附加值化的一体化有机中间体与精细化学品的相互配套的生产模式。另外在开发下游产品时一定要注重系列化，做到柔性化生产，设备通用化，尽快建设具有适合自己特色的柔性生产线。 二是对国内已有一定生产能力，但是由于技术落后而质次价高，受到国外产品冲击或影响市场进一步开发的产品和国内亟待发展的精细化工中间体，要加快发展步伐。这些产品一般投资不大，规模 较小、附加值大，但是合成技术难度大。因此今后生产单位要依托实力强大的科研机构，增加技术含量，主要是完善合成技术，在生产过程中推广应用清洁工艺，减少污染，提高质量，在自行开发困难的产品，走合作合资的道路
10、，使上述产品尽快做大做强。无论采取自行开发和引进技术，一定要进行认真的调研，做到起点高、技术含量高，保证装置建成后具有一定的竞争力和抗风险能力。 三是一些因为技术等因素我国不能生产或者受到国外产品冲击严重的产品，要把握 “有所为，有所不为 ”的原则。国内一些下游急需这些中间体的地区，可以采取多种优惠政策吸引国外先进 技术，尤其精细化工业发达的东部地区，依托政府支持及优惠政策，精细化工产业园良好的创业与发展硬件及下游蓬勃发展的巨大市场等多个方面，吸引外商独资或合资建设这些紧缺产品装置，以满足国内精细化工业的发展。 四是一些生产能力严重过剩，不宜再重复建设的产品，今后不应该继续建设，主要任务是进行
11、产品结构调整，许多企业将相继关闭其生产装置，调整到资源、人力、技术和环境条件更适合其发展的地区生产与发展，但是总生产能力将维持现状或略有减少。另外要加大其合成技术完善和环境污染的治理，强化国际竞争，有条件的企业应利用以有的技术、设 备和销售网络去境外落后地区发展 11-14。 4、研究内容 4.1 介孔材料分子筛： 介孔分子筛是 1992 年由美国 Mobil 公司首先成功合成 ,其孔径在 1. 5 10nm 之间 ,孔道一维均匀 , 呈六方有序排列 , 具有很大的表面积（ 700ml / g 以上 ) 和吸附容量。 在催化、吸附与分离以及化学组装制备先进材料和分子器件等方面具有潜在的应用价值
12、 . 但是 , 由于介孔分子筛材料较低的水热稳定性和较弱的酸性 , 极大地影响了其在催化研究中的广泛应用 . 本文系统地综述了最近几年在提高介孔分子筛酸性和水热稳定性的 研究工作 . 其中包括 : (1) 将超酸组份负载于介孔分子筛的孔道中以达到提高介孔分子筛材料的酸强度的目的 ; (2) 通过在合成介孔分子筛的过程中加入无机盐和有机胺等助剂或采用合适的后处理方法以提高介孔分子筛的水热稳定性 ; (3) 通过新型模板剂来合成具有较高水热稳定性的介孔分子筛材料 ; (4)利用具有沸石分子筛基本结构单元的沸石分子筛导向剂与表面活性剂自组装来合成具有强酸中心和高温水热稳定的介孔分子筛材料 15. 4
13、.2 介孔分子筛的特点： 1、 孔径较大且分布均一 2、 孔径在一定范围内连续可调 3、 表面易于 改性 4、比表面积大 5、水热稳定性较好 6、孔壁较厚 4.3 孔材料的合成： 在目前实验工作中，我们采用正硅酸已酯为硅源，溴代十六烷基吡啶和 P123为模板剂，在酸性条件小，水热合成介孔分子筛 MCM-41和 SBA-15. 4 4反应机理： 在纯醋酸溶剂下，在温度为 80，时间 5 个小时下，以对氯甲苯在氧化剂双氧水和催化剂分子筛作用，对氯甲苯氧化成对氯苯甲醛以及其他的副产品。并取样用气相色谱仪器分析得出数据。得出最佳转化率和选择性。 5、参考文献 1 潘国光 . 对氯苯甲醛的合成及其在染料
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