化工设计氯代环己烷.doc

化工过程开发与设计
题 目 氯代环己烷绿色合成工艺的研究
姓 名 xxx
学 号 xxx
专业班级 化学工程与工艺101班
指导教师 xxx
学 院 xxx
完成日期 xxx
目录
摘要 4
关键词 4
1前言 4
2氯代环己烷的应用 4
2.1生产橡胶防焦剂CTP中间体二环己基二硫化物 4
2.2 制备盐酸苯海索 5
2.3 生产三环锡 5
2.4合成环己胺 5
2.5 小结 5
3国内外发展现状 6
4技术路线的确定 6
4.1环己醇氯化氢取代法 6
4.2 环己烯氯化氢加成法 7
4.3 环己烷氯化法 8
4.4 优缺点分析: 8
4.5 方案确定 9
5可行性分析 9
6研究内容 11
7实验室研究 11
7.1 仪器及试剂 11
7.2 实验 11
7.2.1 苯部分加氢制备环己烯 11
7.2.2 无催化剂时环己烯与氯化氢加成反应 11
7.2.3 苯加氢产物与氯化氢催化加成反应 12
8结果与讨论 12
8.1 反应机理分析 12
8.2 无催化剂时环己烯与氯化氢反应研究 12
8.2.1 反应温度对收率的影响 12
8.2.2 反应时间对收率的影响 13
8.2.3 搅拌转速对收率的影响 14
8.3苯部分加氢产物与氯化氢催化反应研究 14
8.3.1 反应温度对收率的影响 14
8.3.2 反应时间对收率的影响 15
8.3.3 搅拌转速对收率的影响 15
8.4结论 16
9小试 16
9.1实验部分 16
9.1.1实验装置及流程 16
9.1.2 操作方法和步骤 17
9.1.3 氯代产品的定性与定量分析 18
9.2 结果与讨论 18
9.2.1 反应精馏塔中温度及浓度分布规律 18
9.2.2 通氯化氢量对反应精馏结果的影响 19
9.2.3 回流量对反应精馏结果的影响 20
9.3 小试结论 20
10物料与热量衡算 21
10.1物料恒算,收集数据: 21
10.2流程示意图 21
10.3 生产能力 22
10.4 反应器的物料衡算和热量街算 22
10.4.1计算依据 22
10.4.2 物料衡算 23
10.4.3热量衡算 23
11反应器的选型及冷模试验 24
11.1反应器选型 24
11.2 冷模试验 25
12中试的规划 26
12.1 中试职责 26
12.2 中试阶段 27
13成本核算 27
13.1 直接材料费 27
13.2 估算结果 28
14结论 29
15参考文献 29
氯代环己烷绿色合成工艺的研究
摘要:本文着重分析了氯代环己烷的现状和应用前景,通过查阅大量文献,确定新的绿色合成工艺,并根据化工设计与开发的流程对此工艺应用于氯代环己烷的工业化实际生产做了相关分析,使读者重新认识到氯代环己烷在化工生产中的重要地位。
关键词:氯代环己烷,绿色合成,化工设计与开发
1前言
简介:氯代环己烷别名环己基氯,英文名为Chlorocyclohexane,分子式C6H11Cl,分子量118 61。为无色液体。是有机合成的基本原料,主要用于橡胶防焦剂CTP的中间体二环己基二硫化物、抗癫痫和痉挛药盐酸苯海索、农药三环锡和三环唑的生产。在香料制造以及有机合成方面也有一定的用途。
氯代环己烷
2氯代环己烷的应用
2.1生产橡胶防焦剂CTP中间体二环己基二硫化物
橡胶防焦剂CTP( PVI )化学名是N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺,适用于天然橡胶和合成橡胶。能够有效防止胶料在加工过程中发生早期硫化.并提高胶料的储藏稳定性。二环己基二硫化物是生产CTP的中间体。工业上制备二环己基二硫化物的方法主要有环己硫醇氧化法和氯代环己烷法2种。因环己硫醇来源有限且有强烈的恶臭味.所以常用氯代环己烷与二硫化钠反应制备。反应方程如下:
2.2 制备盐酸苯海索
盐酸苯海索化学名1-环己基-1-苯基-3-(1-哌啶基)-丙醇盐酸盐,是重要的中枢抗胆碱抗帕金森病药。有利于恢复帕金森病患者脑内多巴胺和乙酰胆碱的平衡,改善患者的帕金森病症状。盐酸苯海索首先要制备β-哌啶苯丙酮盐酸盐,然后将其与格式试剂发生Grignard反应制得盐酸苯海索粗品,将脱水后粗品精制可得盐酸苯海索成品。氯代环己烷主要用于其反应格式试剂的制备,化学反应方程式如下:
2.3 生产三环锡
三环锡化学名为三环己基氢氧化锡。是触杀作用较强的广谱杀螨剂,可杀灭幼螨、若螨、成螨和夏卵。尤其是对有机磷和有机氯农药已产生抗性的害螨特效性和速效性较好。三环锡的制备首先要合成原料三环己基氯化锡,三环己基氯化锡由格式试剂中加入溶有四氯化锡的二甲苯溶液,反应生成三环己基氯化锡。氯代环己烷主要用于其反应格式试剂的制备,化学反应方程式如下:
2.4合成环己胺
环己胺是重要的有机化工原料和精细化工中间体。广泛应用于橡胶助剂、食品添加剂、防腐、造纸、塑料加工及纺织领域.可合成食品甜味剂环己基氨基磺酸钠( 甜蜜素)、橡胶促进剂 (CBS)、硬质聚氨酯泡沫塑料的催化剂N,N-二甲基环己胺、环己醇、环己酮、已内酰胺、醋酸纤维和尼龙等。工业上主要由苯胺常压或加压催化加氢和环已烷或环己醇催化氨解生产。氯代环己烷氨解法受原料的限制。应用较少,化学反应方程式如下:
2.5 小结
目前,氯代环己烷的合成工艺正在向更大规模更适合工业化生产的方向发展,还需要更多的研究来优化生产工艺。氯代环己烷生产过程中会产生环己烯、环己烷、二氯环已烷等附加值极高的副产物,应采取更有效的方式来加以回收利用。我国橡胶工业的发展已经为氯代环己烷的生产奠定了规模化的基础,应在其制备方法上加强研究.使氯代环己烷的生产实现产业化。
3国内外发展现状
经网上搜索,由于个人能力有限,暂搜不到氯代环己烷的国内外相关资料。
4技术路线的确定
目前制备氯代环己烷主要有环己醇氯化氢取代法、环己烯氯化氢加成法、环己烷氯化法。
4.1环己醇氯化氢取代法
环己酵氯化氢取代法是工业上最早的氯代环己烷合成方法。由环己醇在103℃左右与盐酸发生取代反应制得氯代环己烷,化学反应方程式如下:
首先原料环己醇与30%高纯盐酸在反应釜中混合搅拌,由于环己醇和氯代环己烷是共沸物.分离困难,因此需要盐酸过量。以保证环己醇完全反应。当反应温度升至85℃后回流12h。并使反应温度逐渐上升至103%左右。停止回流,并冷却至室温.静置分层。此时反应液上层为油相。包括产品氯代环已烷和环已烯等副产物;下层为含有未反应盐酸的水相。水相从反应釜中排出并回收,通过加热蒸馏得到副产盐酸。油相分别用饱和氯化钠溶液和碳酸钠溶液洗涤。然后用无水氯化钙干燥脱水。脱水后产物分馏,收集140- 145℃馏分,得到氯代环己烷。
环己醇氯化氢取代法流程图
环己醇与氯化氢的取代反应中反应温度是影响产品收率和纯度的主要因素。回流温度控制在80~85℃,产品纯度和收率分别可达到90%和75%以上。郑州大学和河南省化工研究所Ⅲ通过改进工艺,使收率提高到86.1%,产品纯度达到了97.55%。目前由于原料原因,氯代环己烷的生产已经基本弃用该工艺。
4.2 环己烯氯化氢加成法