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新戊二醇合成工艺条件优化

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word文档 可自由复制编辑 2014届毕业生 毕业论文

题 目: 新戊二醇合成工艺条件优化 院系名称： 化学化工学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 副教授

2014年 5 月 20 日 word文档 可自由复制编辑

摘 要 新戊二醇（NPG）是典型的新戊基结构二元醇，具有良好的化学反应性能，可快速参与酯化、缩合和氧化等多种化学反应。新戊二醇主要用于生产不饱和树脂、聚酯粉末涂料﹑增塑剂﹑表面活性剂及合成航空润滑油等，同时，新戊二醇又是优良的溶剂，可用于芳烃和环烷烃的选择分离，高级润滑油的添加剂及其他精细化学品。 本课题受鹤壁市淇县彤邦化工有限公司委托以提高产品得率为主要目标，对歧化法合成新戊二醇的反应条件进行全面优化。 本文通过对歧化法生产新戊二醇进行一系列正交实验, 得到了较好的新戊二醇合成工艺条件为：第一步反应不用额外添加催化剂直接用液碱，原料配比为n(异丁醛)：n（甲醛）：n（液碱）=1:2.2:1.1；最佳反应温度为40℃，反应总时间为10小时，新戊二醇的收率在94%之上。

关键词: 新戊二醇 歧化反应 工艺优化 word文档 可自由复制编辑

Title: Neopentyl glycol synthesis process optimization

Abstract: Neopentyl glycol (NPG) is a typical structure of neopentyl diol, having good chemical reactivity, chemical reactions involved in many fast esterification, condensation and oxidation. Neopentyl glycol is widely used in production of polyester resin, polyurethane, and synthetic lubricants, powder coatings, while neopentyl glycol is an excellent solvent, is used to select the separation of aromatic and naphthenic hydrocarbons, higher the lubricating oil additives and other fine chemicals. This topic by Hebi City State Chemical Co., Ltd. Tong Qi County commission to improve product yield was the main objective of the synthesis of new diol disproportionation reaction conditions were fully optimized Man disproportionation produced by a series of new diol orthogonal experiment to get a better neopentyl glycol synthesis conditions: the first reaction is not directly used to add additional caustic catalyst , molar ratio of n ( isobutyraldehyde ): n ( formaldehyde ): n ( caustic ) = 1:2.2:1.1 ; optimal reaction temperature is 40 ℃, the total reaction time of 8 hours , neopentyl glycol, 94% yield over .

Key words：Neopentyl glycol； Disproportionation ；Process Optimization word文档 可自由复制编辑

目 录 1 绪论......................................................... - 1 - 1.1 生产方法 ........................................... - 1 - 1.2 新戊二醇物性及质量指标 ............................. - 3 - 1.3 新戊二醇的生产及需求 ............................... - 4 - 1.3.1 国外新戊二醇的生产及需求....................... - 5 - 1.3.2 国内新戊二醇的生产及需求....................... - 6 - 1.4 国内外研究进展 ..................................... - 7 - 1.4.1 国内研究进展................................... - 7 - 1.4.2 国外研究进展................................... - 7 - 1.5 本文研究目标 ....................................... - 8 - 2 实验原理与方法............................................... - 9 - 2.1 羟醛缩合反应的原理 ................................. - 9 - 2.2 坎尼扎罗反应的原理 ................................ - 10 - 2.3 试验结果分析方法 .................................. - 10 - 3 实验部分.................................................... - 11 - 3.1 实验试剂与仪器设备 ................................ - 11 - 3.2 主要物质的物性 .................................... - 11 - 3.3 新戊二醇的合成 .................................... - 12 - 4 实验结果与讨论.............................................. - 13 - 4.1 反应条件的选取 .................................... - 13 - 4.2 实验结果 .......................................... - 14 - 4.3 反应温度对NPG收率的影响 .......................... - 15 - 4.4 异丁醛和甲醛的配比对NPG收率的影响 ................ - 16 - 4.5 异丁醛和液碱的配比对NPG收率的影响 ................ - 17 - 4.6 反应时间对NPG收率的影响 .......................... - 17 - 4.7 最佳工艺条件的选取 ................................ - 18 - 4.8 最佳工艺条件放大试验 .............................. - 19 - 5 反应釜的工艺计算............................................ - 21 - 5.1 物料衡算 .......................................... - 21 - 5.2 能量衡算 .......................................... - 23 - 5.3 外循环冷凝器 ...................................... - 25 - 实验结论....................................................... - 27 - 致 谢......................................................... - 28 - 参考文献....................................................... - 29 - word文档 可自由复制编辑

1 绪论 新戊二醇(简称NPG)产品在1966在日本已实现工业化生产,上世纪80年代作为大宗工业产品得到广泛的应用,国内由当时的上海南大化工厂采用甲醛与异丁酲缩合法生产[1]。产品曾一度在国内市场销售,但其质量低于国外同类产品标准。在上世纪八十年代初期生产的产品,产品质量差,收率低,但经过不断的技术创新和工艺改进,在小批量生产的基础上，现在已建成了多套年产千吨甚至万吨的生产装置。目前，我国现有新戊二醇的生产工艺除吉化BASF外均采用一步法。 尽管当前国内新戊二醇的产能在逐年增加但还是远远不能满足实际生产的需要, 每年都要从国外进口数量可观的新戊二醇，并且进口量也在不断增长中。 近些年我国的涂料工业保持着较高的发展速度,作为原材料的新戊二醇产量远远不能满足需求。 由于国内产品的产不足需和石油价格的一路飙升，新戊二醇仍为稀缺品。2009年我国新戊二醇年需求量8.65万吨；2010年新戊二醇年需求量大约10.1万吨；全球各大新戊二醇生产厂商为增强自身的竞争力, 巩固其市场地位, 都在积极扩建产能，市场依然紧俏，2011年我国新戊二醇年需求量11.0万t 左右。随着新戊二醇应用领域的不断开发，市场需求仍以6%～10%的年增长速度急剧上升。特别是近几年来，随着人们环保意识的增强, 粉末涂料、高组分涂料等环保涂料迅速发展, 新应用领域得到不断开发, 有向家电行业和建筑材料等领域发展的趋势。因此新戊二醇未来具有广阔的应用领域和良好的市场竞争力。

1.1 生产方法 新戊二醇生产路线工业化的主要有两条:卤代丙醇路线和异丁醛路线[2]。卤代丙醇法以2,2- 二甲基- 3- 氯代丙醇为起始原料, 先环醚化, 再碱解生成NPG。目前国内外工业生产NPG均采用异丁醛路线，新戊二醇的制备,根据HPA被还原条件选择的不同,工艺上分为歧化法和缩合加氢法。简述如下:

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新戊二醇简介.

新戊二醇简介.

1. 加氢工艺：吉化巴斯夫； 2. 歧化工艺（甲醇法）：以山东省化工研究院为代表
的甲醇法工艺，该工艺为最新歧化改进工艺。 3. 歧化工艺（水溶法）：以永流为代表的水溶法工艺。
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加氢工艺特点
加氢工艺有流程短，收率高，纯度高，成本 低等优点。缺点：加氢工艺投资大，对外部 环境要求高，产品价格高。 目前在国内市场，加氢工艺的NPG比较多， 如BASF,韩国LG，日本三菱，伊斯曼等。 其中巴斯夫和韩国LG在新戊二醇市场的争 夺比较激烈。
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应用领域
粉末涂料、线圈涂料及其它烘漆的聚酯 凝胶漆和强化塑料的不饱和聚酯 醇酸树酯、溶剂和水性体系 涂料、发泡剂和高弹体的聚氨酯 弹性体的增塑剂 润滑酯 表面活性剂 在医药行业，新戊二醇是优良的溶剂（新戊 二醇也有液体形式的），可用于芳烃和环烷 基碳氢化合物的选择分离。
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国外主要生产商
2006年世界领先的NPG生产商（单位：万吨/年）
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3. 粉末涂料、高组分涂料市场的兴旺必然增加新
戊二醇的需求量。特别是我国粉末涂料对新戊 二醇的需求尤为强劲，1999～2001年间就翻 了一番。据预测，到2008年我国对新戊二醇 的需求量约为9万t左右。届时我国的产能虽能 达到6万t／a，即使满负荷生产也满足不了需 求，仍将有3万t左右的缺口。 4. 今后几年，我国在没有新产能建设时，每年仍 需从国外进口3万t左右的新戊二醇。世界各大 新戊二醇生产公司为增强自身的竞争能力，巩 固市场地位，除扩建产能外，都在采用新技术、 提高生产效率及节省能源上下功夫。
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物化性质
白色结晶固体，无臭，具有吸湿性。熔点 124～130 ℃。沸点210℃。密度（21℃） 1.06g/cm3。闪点129℃。自燃点399℃。升 华温度210℃。易溶于水、低级醇、低级酮、 醚和芳烃化合物等。 毒性防护： 低毒。大鼠经口LD50≥6400mg/kg。小鼠 经口LD50为3200～6400mg/kg。对皮肤刺 激性小。但大量饮用会刺激中枢神经，引起 呕吐、疲倦、昏睡、呼吸困难、震颤、肾脏 充血和出血、肝脏脂肪病变、闭尿、支气管 炎和肺炎等症状，严重者甚至导致死亡。
1,2-戊二醇的生产工艺与技术路线的选择

1,2-戊二醇的生产工艺与技术路线的选择

1,2-戊二醇的生产工艺与技术路线的选择2.1 1,2-戊二醇的合成工艺路线1,2-戊二醇是重要的化工原料，常用来生产聚酯、表面活性剂，也可用作制药的原料。

直链1,2-戊二醇特别是C2～C4的戊二醇，大多数是由环氧化物在高温高压或者碱性或者酸性下水合法制得，也可以由末端烯烃经氧化制备。

现有的文献报道的合成工艺主要有如下的方法：（1）正戊酸法：正戊酸溴化——>2-溴正戊酸——>2-羟基正戊酸——>1,2-戊二醇。

（2）正戊醇法：正戊醇脱水——>1-戊烯——>1-环氧戊烷——>1,2-戊二醇。

..….2.2 1,2-戊二醇的合成工艺路线研究2.2.1 国内主要合成方法对于C5的1,2-戊二醇国内以前无生产，主要原因是石油加工行业的C5馏分一般作为燃料利用，经过精馏分离能作为原料的1-戊烯或它的深加工品1,2-环氧戊烷几乎没有。

如果在生产中要用1,2-戊二醇作为原料，只有依赖进口。

2.2.2 国外主要合成方法根据相关的文献和专利报道，六鉴咨询对l,2-戊二醇的各种合成方法做了归纳和总结，并对各种方法的优缺点进行了分析和比较，从中可以看出这些方法普遍存在生产成本较高、设备腐蚀严重、工艺过程复杂等不足，极大地制约了l,2-戊二醇生产规模的扩大。

因此，利用来源广、价格低廉的原料，开发出收率高、反应条件温和、成本低、环境污染小的合成工艺路线，是打破l,2-戊二醇生产瓶颈的关键，也是促进杀菌剂丙环唑进一步发展的重要途径。

2.3 1,2-戊二醇的质量指标国内没有统一的1,2-戊二醇生产标准。

浙江联盛化学工业有限公司生产的1,2-戊二醇的质量指标如下。

..….详细内容参见六鉴网()发布《1,2-戊二醇技术与市场调研报告（2011）》。

新戊二醇二异辛酸酯的合成工艺研究

新戊二醇二异辛酸酯的合成工艺研究

新戊二醇二异辛酸酯的合成工艺研究肖林久;闵媛媛;张志刚;张丽清【摘要】以新戊二醇(NPG)和异辛酸(EHA)为原料,以对甲苯磺酸为催化剂,通过无溶剂酯化反应合成酯类润滑油基础油新戊二醇二异辛酸酯.考察了反应温度、反应时间及催化剂用量等对酯化反应和EHA与NPG配比对NPG转化率及单、双酯产率的影响.结果表明:当酸、醇摩尔比为2.4∶1时,合成新戊二醇二异辛酸酯的最佳工艺条件为反应温度140～150℃,反应时间4h,催化剂用量4％,此条件下产率可以达到95％以上.产物结构经核磁共振谱和质谱进行了确认.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2015(032)006【总页数】5页(P72-76)【关键词】新戊二醇;异辛酸;对甲苯磺酸;新戊二醇二异辛酸酯;酯化反应;润滑油【作者】肖林久;闵媛媛;张志刚;张丽清【作者单位】沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室,辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TE626.3传统矿物油在润滑性、耐热性、氧化稳定性、低温流动性和生物降解性等方面已不能满足市场对润滑油的要求［1-3］，与之相比，合成油在性能上则具有很多优势。

合成油适应低温、高温、高负荷、高转速、高能辐射及强氧化介质等环境，其使用寿命也长于矿物油［3-5］。

合成油的优良性能可以弥补其价格较高的缺点，所以合成油不仅是许多军工和航空产品的重要润滑材料，而且在民用方面也有很大发展［5］。

具有位阻基团的新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等的脂肪酸酯（POE），由于润滑性、耐热性、氧化稳定性、低温流动性和生物降解性等优良而被用于润滑油基础油中［6-11］。

羟基特戊酸新戊二醇单酯二丙烯酸酯的合成研究

羟基特戊酸新戊二醇单酯二丙烯酸酯的合成研究

羟基特戊酸新戊二醇单酯二丙烯酸酯的合成研究宋岩;边坤【摘要】在甲醛与异丁醛摩尔比为1.0∶1.0,反应5～6h,反应温度为60℃,催化剂三乙胺的用量为异丁醛质量分数的5％时,合成羟基特戊醛,收率95％.羟基特戊醛经纯化,在碱催化作用下,经缩合反应,得到羟基特戊酸新戊二醇单酯(HPN),缩合反应的最优条件为:氢氧化钠的量占反应体系的2％,90℃下反应2h,HPN的收率为78.1％.HPN在强酸型离子交换树脂的催化作用下,与丙烯酸反应,生成羟基特戊酸新戊二醇单酯二丙烯酸酯.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)009【总页数】3页(P1605-1607)【关键词】羟基特戊醛;羟基特戊醛新戊二醇单酯;羟基特戊酸新戊二醇单酯二丙烯酸酯【作者】宋岩;边坤【作者单位】吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7羟基戊酸新戊二醇单酯(HPN)属于高级二元醇，是合成高质量高稳定性聚酯树脂的宝贵原料［1］。

由于其分子结构含有饱和叔碳原子结构且碳链长含有酯基等特点，因此由它合成的聚酯稳定性好，柔韧性高，使漆膜具有更强的耐压、耐磨、抗折等优点，是继新戊二醇、三羟基甲基丙烷、季戊四醇之后新一代的高级多元醇［2］。

用HPN与含有不饱和键的羟酸(丙烯酸)酯化形成的酯，是具有特殊性能的固化剂和交联剂，它作为羟基组分单体所制得的不饱和树脂、聚氨酯树脂等，具有许多优异性能［3］。

如玻璃钢制品中的抗冲击性能特别突出，制得的高档家具漆及轿车漆的韧性和硬度都很突出，抗老化性能也十分优异［4］。

近年来我国加强了对HPN的应用研究，应用领域扩展到合成粘结剂、高固分涂料、润滑剂、人造树脂等领域，应用十分广阔［5］。

辐射固化由于其生产效率高、涂覆工艺简单、无污染、能耗低、固化系统简单等特点，而被广泛应用于诸多工业领域，例如光涂、电子、印刷、包装、粘合剂、木器涂装和复合材料等，具有很强活力。