离子液体催化合成对叔丁基邻苯二酚地研究.pdf

Dissertation Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Chemical Engineering C C C C ATALYTIC ATALYTIC ATALYTIC ATALYTIC SYNTHESIS SYNTHESIS SYNTHESIS SYNTHESIS OF OF OF OF P P P P - - - - TERT TERT TERT TERT - - - - BUTYLCATECHOL BUTYLCATECHOL BUTYLCATECHOL BUTYLCATECHOL BY BY BY BY IONIC IONIC IONIC IONIC LIQUID LIQUID LIQUID LIQUID by Sun Ruyi Supervisor: Prof. Zhang Wenlin June 20 12 河北工业大学硕士学位论文 i 离子液体催化合成对叔丁基邻苯二酚的研究摘要针对传统的对叔丁基邻苯二酚( 4-TBC )合成过程中酸催化剂存在的设备腐蚀、环境污染、原料浪费、以及后处理复杂等问题, 采用环境友好的催化剂——酸性功能化离子液体代替硫酸催化邻苯二酚与廉价的甲基叔丁基醚( MTBE ) 反应合成 4-TBC ,经萃取分离出离子液体重复使用, 4-TBC 经减压精馏进行精制。反应过程不需使用挥发性溶剂, 减少环境污染,是绿色工艺。以甲基咪唑、磺内酯、溴乙烷、浓硫酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸等为原料合成九种酸性功能化离子液体, 对它们的结构进行红外、核磁表征, 与预期结果一致。经 4-TBC 合成实验筛选出催化效果最好的离子液体为 1- 磺酸丁基-3- 甲基咪唑三氟甲磺酸盐( IL 4 ) , 并进行了工艺优化。最优条件为: 摩尔比 n( 邻苯二酚):n(MTBE):n(IL 4 )=1:2: , 1 1 0 ℃下反应 2 小时,邻苯二酚的转化率和 4-TBC 选择性分别达 % 和 % ,经 1,4- 二氧六环萃取分离出 IL 重复使用四次,催化效果无明显变化。使用化工流程模拟软件, 针对优化合成条件下得到的反应液对 4-TBC 的减压精馏提纯过程进行模拟计算, 得到减压三塔的最优操作参数, 即Ⅰ塔在理论板 N T 为 4 , 回流比 R 为 ,第 2 块板进料,操作压强 5KPa 时塔顶 1,4- 二氧六环含量 % ,返回萃取塔重复使用; Ⅱ塔在 N T 为 25 , R 为 , 第 9 块板进料, 操作压强 3KPa 时塔顶邻苯二酚含量 % , 返回反应釜; Ⅲ塔在 N T 为 25 , R 为 2 ,第 12 块板进料,操作压强 3KPa 时塔顶 4-TBC 含量 % 。在直径为 25mm 的塔中对反应液进行间歇减压精馏实验,操作压强为 ,塔顶产品为 33~38 ℃下馏分 1,4- 二氧六环含量 % , 123~129 ℃下馏分邻苯二酚含量 % , 145~151 ℃下 4-TBC 含量 % ,实验结果与模拟结果基本一致。减压精馏可用于大规模生产 4-TBC ,而不需经过重结晶操作对 4-TBC 进一步精制。关键词: 对叔丁基邻苯二酚,邻苯二酚,甲基叔丁基醚, 离子液体,催化,减压精馏离子液体催化合成对叔丁基邻苯二酚的研究 ii C C C C ATALYTIC ATALYTIC ATALYTIC ATALYTIC SYNTHESIS SYNTHESIS SYNTHESIS SYNTHESIS OF OF OF OF P-TERT-BUTYLCATECHOL P-TERT-BUTYLCATECHOL P-TERT-BUTYLCATECHOL P-TERT-BUTYLCATECHOL BY BY BY BY IONIC IONIC IONIC IONIC LIQUID LIQUID LIQUID LIQUID A A A A BSTRACT BSTRACT BSTRACT BSTRACT The synthesis of p-tert-butylcatechol (4-TBC) from catechol and methyl t-butylether has been investigated in the presence of environment-friendly acid ionic liquids, for the acid catalysts cause corrosion to the equipment and pollution to environment and result i