硼酸合成方法研究进展

根据不同的硼酸合成原材料,对国内外近些年来在硼酸合成领域的研究进展进行了综述,分析了各种方法的优缺点,探讨了硼酸合成的未来发展方向。     

扩展的Bamberger反应研究

以邻硝基乙苯为原料、甲醇为亲核试剂对扩展的 Bamberger 反应的条件进行了优化。实验结果表明,采用 Pt 质量分数为3%的 Pt/C 催化剂,在 Pt 与原料邻硝基乙苯的摩尔比为3.06×10~(-4),反应温度为50℃,硫酸浓度[H~+]为4.40 mol/L 时,反应结果最好。在此条件下,以邻硝基乙苯为基准计算,2-乙基-4-甲氧基苯胺的收率可达54.6%。以此条件为基础,对扩展的Bamberger 反应进行了系统性研究。研究结果表明,对于硝基苯及其邻位烷基取代物,邻位空间位阻越大,邻位取代副产物越少,从而对位甲氧基化产物的收率越高。对于不同的亲核试剂,扩展的 Bamberger 反应的收率与亲核试剂的亲核能力有关,亲核能力越强,产物的收率越高。     

带有侧线采出回流的部分透热精馏的节能优化

以正丙醇-异丙醇体系为例,研究了带有侧线采出回流的部分透热精馏操作。在该操作中,精馏段侧线采出气相,经塔外冷凝后回流至塔内采出板上方;提馏段某塔板被同轴的夹套式中间再沸器环绕,侧线采出该板处的气相回流至塔内采出板上方。通过单因素分析和响应面法对精馏段和提馏段操作的相关工艺参数分别进行了模拟优化,并对相应操作的热力学性能和分离性能的变化进行了分析。最终优化结果表明:达到规定的分离效果,带有侧线采出回流的部分透热精馏相较于绝热精馏有效能损失降低了26.5%。带有侧线采出回流的部分透热精馏操作通过合理分配能量、降低对热剂和冷剂的品位要求和提高能量利用率,最终达到节能目的。     

四步法合成2-乙基-4-甲氧基苯胺

以氯霉素的副产物邻硝基乙苯为原料,经Bamberger反应、乙酰化反应、o-甲基化反应和水解反应4步合成了可作为5-甲氧基吲哚合成原料的2-乙基-4-甲氧基苯胺;对该工艺路线的关键步骤Bamberger反应进行了工艺条件优化。实验结果表明,邻硝基乙苯经4步反应后,2-乙基-4-甲氧基苯胺的总收率为55%左右;Bamberger反应的优化条件为:以硫酸溶液为介质,[H+]为4.42mol/L,Pt/C催化剂质量分数为1.84%(基于邻硝基乙苯的质量),在此条件下,Bamberger反应产物3-乙基-4-氨基苯酚的收率可达81.7%;硫酸中加入磷钼酸不利于羟基苯胺中间体的稳定存在。同时还对各步反应产物进行了红外光谱和核磁共振表征,确定了各步反应的产物结构。     

中试规模合成邻硝基苯乙醇

该文研究了重要中间体邻硝基苯乙醇的合成工艺。结果表明,对于邻硝基甲苯的羟甲基化反应,效果最好的催化剂为氢氧化钠水溶液,且质量分数为20%的氢氧化钠水溶液的催化效果最佳,强碱型阴离子交换树脂因溶于二甲亚砜不适用于该反应。在质量分数20%的氢氧化钠水溶液催化下,羟甲基化反应最佳反应温度为50℃,甲醛与邻硝基甲苯的最佳摩尔比为0.4~0.5。在该条件下,按已转化的邻硝基甲苯计,邻硝基苯乙醇质量收率为110%,摩尔收率为90.7%。产品邻硝基苯乙醇的结构经红外、核磁等表征确证。该实验结果已经经过一次性投邻硝基甲苯120 kg的生产型中试验证,邻硝基苯乙醇质量收率为105.2%,摩尔收率为86.7%。     

分步法合成藜芦醚工艺的研究

以氢氧化钠水溶液为缩合剂、邻苯二酚和硫酸二甲酯为原料,在氮气保护下,采用两步升温法合成藜芦醚。考察了水和甲醇溶剂对氢氧化钠反应活性的影响。实验结果表明,反应在水溶剂中进行时,产物的纯度和收率均高于在甲醇溶剂中产物的纯度和收率。通过正交实验考察了物料配比、氢氧化钠水溶液的含量、第二步反应温度和保温时间对合成反应的影响,得出最佳的反应条件:n(邻苯二酚)∶n(硫酸二甲酯)∶n(氢氧化钠)=1.00∶2.45∶2.57,氢氧化钠水溶液的含量16.67%(w),第二步反应温度80℃,保温时间3 h。在此条件下,藜芦醚的总收率达95%左右。采用1H NMR方法对产物进行了表征。     

从工业废水中回收乙酸的方法研究进展

随着我国工业水平的不断提高, 含有乙酸的废水产生量越来越大。乙酸的含量一般在1%～30%(质量分数), 使废水不仅表现为强酸性, 而且化学耗氧量高, 不易直接排放。乙酸与水不易分离也使乙酸废水在工业上难以处理, 研究从废水中回收乙酸的方法具有重要意义。本文简要介绍了近几年国内外从工业废水中回收乙酸的进展, 主要包括膜分离法、吸附法、萃取法、萃取酯化法、精馏法, 并分析了每种方法的优缺点以及当前的研究水平。指出:双极膜电渗析和渗透汽化法适合乙酸质量分数在1%左右的废水处理;吸附法和反应萃取法适用于乙酸含量在10%以下的废水处理, 30%以下的乙酸废水可以借助反应精馏进行分离。最后分析了膜分离法和吸附法处理含乙酸废水的工业应用尚需解决的关键问题。     

金属有机骨架材料MIL-101(Cr)在醋酸溶液中结构稳定性的研究

金属有机骨架化合物MIL~(-1)01(Cr)作为MOFs材料的子类在众多领域皆有广泛的应用,但其在酸性条件下的稳定性还不够清楚。研究了MIL~(-1)01(Cr)在不同醋酸溶液中的结构稳定性,主要通过XRD、FTIR、SEM/EDS和氮气吸附脱附等表征手段来研究不同醋酸浓度、浸泡时间和温度对MIL~(-1)01(Cr)结构稳定性的影响。结果表明,MIL~(-1)01(Cr)在酸性溶液中具有很高的稳定性,即使在100℃的条件下浸泡在醋酸溶液中5 d仍然能保持其基本结构和结晶度。     

碳酸丙烯酯水解催化剂及工艺条件的研究

制备一系列负载型γ-Al2O3催化剂,考察这些催化剂对1,2-丙二醇中的少量碳酸丙烯酯(PC)的催化水解反应活性。实验结果表明,添加碱土金属氧化物的γ-Al2O3催化剂的催化活性比添加酸性氧化物的γ-Al2O3催化剂的催化活性高,其中以MgO质量分数为20%的MgO/γ-Al2O3催化剂的催化活性最高。以MgO/γ-Al2O3为催化剂,碳酸丙烯酯水解的最佳反应条件为:反应温度140℃,原料液态空速2.4h-1,n(水)∶n(PC)=3.0;在此条件下,碳酸丙烯酯可以完全水解,转化率达100%。     

带有侧线采出回流的部分透热精馏的节能优化

以正丙醇-异丙醇体系为例，研究了带有侧线采出回流的部分透热精馏操作。在该操作中，精馏段侧线采出气相，经塔外冷凝后回流至塔内采出板上方；提馏段某塔板被同轴的夹套式中间再沸器环绕，侧线采出该板处的气相回流至塔内采出板上方。通过单因素分析和响应面法对精馏段和提馏段操作的相关工艺参数分别进行了模拟优化，并对相应操作的热力学性能和分离性能的变化进行了分析。最终优化结果表明：达到规定的分离效果，带有侧线采出回流的部分透热精馏相较于绝热精馏有效能损失降低了26.5%。带有侧线采出回流的部分透热精馏操作通过合理分配能量、降低对热剂和冷剂的品位要求和提高能量利用率，最终达到节能目的。