当今我国化工业发展现况的分析毕业论文

化工前沿技术 题目： 当今 我国 化工 业 发展 现况的分析 院系： 材料学院 专业：化学工程与工艺 班级： 化工 班 姓名： # 学号： $ 江苏食品职业技术学院毕业论文 1 目录 前言 . 1 实验部分 . 2 1.1 主要实验原料与仪器 . 2 1.2 实验原理 . 2 1.3 实验方法 . 3 2 结果与讨论 . 3 2.2 催化剂种类对树脂合成的影响 . 4 2.3 催化剂用量对树脂合成的影响 . 5 2.4 酯化反应温度的选择 . 6 2.5 酯 化反应时间的影响 . 6 2.6 氢氧化钠 用量对关环反应的影响 . 7 2.7 温度对关环反应的影响 . 7 2.8 时间对关环反应的影响 . 8 3 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 12 谢辞 江苏食品职业技术学院毕业论文 2 前言 缩水甘油酯型环氧树脂的品种很多，但工业化生产的主要是苯二甲酸缩水甘油酯和四氢邻苯二甲酸缩水甘油酯及六氢邻苯二甲酸缩水甘油酯。由于分子结构中含有苯环和极性较强的缩水甘油酯键，除含有环氧树脂的通性以外， 国内外生产的环氧树脂中，绝大部分是双酚 A 二缩水甘油醚，它约占总量的 95。这类环氧性能全面，用途广泛；但是从树脂本身和固化物的性能来看，仍有一些不 足 3。因此，近年来，又开发了许多不同结构的新型环氧树脂。对苯二甲酸二缩水甘油酯型树脂就是其中一类。 关于邻苯二甲酸缩水 甘油酯 和间苯二甲酸缩水甘油酯 l4 的合成，国内已有人做了比较深入的研究，但是关于对苯二甲酸缩水甘油酯的合成在国内尚无报导。文章在大量的资料调查和实验室工作的基础上，较详细地研究了对苯二甲酸 二 缩水甘油酯的 合成工艺过程，选择了相应的催化剂体系，比较了不同试验条件 下 对对 苯二甲酸二缩水甘油脂的 影响，并对产品进行了红外表征 。 1 实验部分 1.1 主要实验原料与仪器 对苯二甲酸 ，分析纯，天津市光复精细化工研究所；甲苯，分析纯，天津市东丽区天化 大化学试剂厂；环氧氯丙烷，分析纯，天津市试剂三厂 ， 5-DX傅立叶变换红外 光谱仪 。 1.2 实验原理 对苯二甲酸与 环氧氯丙烷在催化剂的作用下发生酯化反应，再在氢氧化钠的作用下脱去 HCI，关环生成对苯二甲酸二缩水甘油酯 。 C O O HC O O H 2OC H 2 C l催 化 剂C O O C H 2 C H ( O H ) C H 2 C lC O O C H 2 C H ( O H ) C H 2 C l 江苏食品职业技术学院毕业论文 3 2 N a O HC O O C H 2 C H ( O H ) C H 2 C lC O O C H 2 C H ( O H ) C H 2 C lOC O O H 2 C+ 2 N a C l + 2 H 2 OOC O O H 2 C 1.3 实验方法 向带有搅拌和温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中计量加入对苯二甲酸、环氧氯丙烷和催化剂，升温至回流，保温反应一定时间，减压蒸馏，蒸出环氧氯丙烷，然后加入一定量的甲苯溶解，保持一定的温度加 NaOH，加完后继续搅拌 一定时间，过滤，滤液用水洗至中性，收集有机层，用无水硫酸镁干燥，最后在减压下蒸出甲苯，得环氧树脂 ,即对苯二甲酸二缩水甘油酯 。 2 结果与讨论 2.1 对苯二甲酸与环氧氯丙烷的物料比对 对苯二甲酸和环氧氯丙烷作为合成环氧树脂的主要原料对反应的影响比较大，许多资料报道在反应中环氧氯丙烷要大大过量，否则反应难以进行完全。在控制其它条件不变的情况下，分别考察了不同物料配比对环氧树脂合成反应的影响。结果见表2-1。 江苏食品职业技术学院毕业论文 4 表 2-1 对苯二甲酸与环氧氯丙烷的物料比对树脂合成反应的影响 对苯二甲酸与 环氧氯丙烷的摩 尔比 环氧树脂收率 /% 树脂环氧值 1： 4 1： 10 1： 16 1： 22 1： 26 53.2 54.0 98.2 100.3 100.2 0.43 0.46 0.55 0.52 0.52 由表 2-1可知，当对苯二甲酸与环氧氯丙烷的物料比低于 1： 16时，合成反应进行不完全，所得树脂的环氧值较低；当对苯二甲酸与环氧氯丙烷的物料比过高时，对合成 反应影响不明显，相反加大了环氧氯丙烷的回收负荷，降低了生产效率 。 树脂的收率超过 100是因为合成过程中环氧氯丙烷的连串反应所致。因此选择对苯二甲酸与环氧氯丙烷的摩尔比为 1： 16较合适。 2.2 催化剂种类对树脂合成的影响 在酯化反应中选用季铵盐作为催化剂 4 ，反应进行机理如 下： R C O OC H C H 2O+ Q + Y -C l C H 2R C O O -HC H 2 C HOC H 2 C lQ +Y -Q + Y - R C O O C H 2 C H C H2 C lO HH 在其它条件相 同的情况下，考察了四甲基溴化铵，四甲基碘化铵，十六烷基三甲基溴化 铵，四丁基溴化铵这几种催化剂对环氧树脂合成的影响。结果见表 2-2。 表 2-2 催化剂种类对树脂合成反应的影响 催化剂 树脂收率 树脂环氧值 四甲基溴化 铵 四甲基碘化铵 十六烷基三甲基溴化铵 四丁基溴化铵 85.1 74.2 97.6 90.3 0.48 0.41 0.55 0.53 催化剂在整个反应中起着双重作用： (1)催化酯化反应。这一反应中，催化剂的阳离子结构起着重要作用。 Q 的体积大则亲酯性强，易于和反应底物亲和，故催化效江苏食品职业技术学院毕业论文 5 果好。 (2)催化闭环反应。在该反应过程中，季铵盐起到相转移催化的作用。因此诸如四丁基溴化铵之类高活性的相转移催化剂易在反应中转移大量的 OH。进入有机相。由于闭环 反应速度较慢，因此过量的 OH 参与了酯的水解反应，造成收率下降，而如四甲基溴化铵 之类低碳数季铵盐相转移催化活性太差，闭环反应不完全，因而树脂的环氧值较低。通过上述研究 发现，不对称高碳数季铵盐作为相转移催化剂催化效果一般，但亲酯性较强的催化剂在环氧树脂的合成中却可以作为首选催化剂有利于提高产品的质量和收率。故而，在该反应中较合适的催化剂为十六烷基三甲基溴化铵 5 。 2.3 催化剂用量对树脂合成的影响 由前述催化剂作用机理可知，催化剂用量势必影响产品收率及树脂质量。在其它条件不变的情况下，改变催化剂的用量对环氧树脂进行合成实验。结果见表 2-3。 表 2-3 催化剂用量对树脂合成的影响 催化剂用量 /mol 树脂收率 /% 树脂环氧值 0 0.001 0.002 0.003 0.004 49.4 97.3 88.2 73.1 61.8 0.05 0.55 0.56 0.54 0.52 由表 2-3可知，若不加催化剂产品收率低，且环氧值很小。可见催化剂加速了反应的进程。但催化剂加到一定量以后，对 环氧值提高无明显作用，却导致收率急 下降。这主要是因为在闭环反应过程中存在以下二个竞争反应 6 R C O O C H 2 C H C H 2 C lO HO H - R C O O C H 2 C H C H 2O1 O H -R C O O C H 2 C H C H 2O H 2 OC H C H 2 C lO HR C O O - + H O C H 2 2 过多的相转移催化剂会转移大量的 OH 进入有机相。但闭环 反应速度较慢，过量的 OH 加速了酯水解反应，导致收率下降。可见无论从成本角度 （ 季铵盐一般较贵 ）江苏食品职业技术学院毕业论文 6 还是产品的质量和收率角度，均无需加过多的催化剂。合适的催化剂用量为 0.001 mol。 2.4 酯化反应温度的选择 温度对酯化反应的影响结果见表 2-4。 表 2-4 反应温度对酯化反应的影响 温度 / 树脂收率 /% 树脂环氧值 95 105 116 119 80.6 87.4 93.2 96.7 0.50 0.52 0.54 0.52 由表 2-4可知，在酯化时间和催化 剂用量相同的情况下，适当的反应温度既能保证反应顺利进行，又能保证产品的质量。当温度过高时，虽然产品收率较高，但树脂环氧值偏低；温度过低，反应活性不够，产品收率和环氧值都较低。因此在 116 的温度下进行酯化反应较合适。 2.5 酯化反应时间的影响 在其他反应条件相同的情况下，酯化反应时间对反应的影响结果见表 2-5。 表 2-5 反应时间对酯化反应的影响 时间 /min 树脂收率 /% 树脂环氧值 0 20 40 60 80 100 90.6 92.3 93.5 93.2 95.2 95.7 0.54 0.59 0.54 0.54 0.51 0.47 从表 2-5可知，在催化剂存在的情况下，对苯二甲酸与环氧氯丙烷的开环酯化反应进行较快。在升温回流后，马上收集环氧氯丙烷就有产物，但由于时 间 过短，反应不能完全进行。随着反应时间的延长，树脂的收率和环氧值均有明显提高。当反应时间过长时，开环酯化反应的连串反应加剧，虽然树脂的收率提高了，但树脂的环氧值开始江苏食品职业技术学院毕业论文 7 降低。因此，轻微回流后，选择 20 min的反应时间较为合适。 2.6 氢氧化钠 用量对关环反应的影响 NaOH是反应中的闭环剂，它具有双重作用。一方面，它会使氯醇中间体脱除 HC1得到环氧化合物；另一方面，它又会使缩水甘油酯型的环氧树脂皂化和水解，生成皂钠和氯醇化合物。许多文献报道欲得较高环氧值的环氧树脂，必须用高浓度的 NaOH溶液。在本反应中，先加了 10 (总碱质量 )的 NaOH固体粉末，然后开始滴加 50的 NaOH溶液。此处考察了总碱量对树脂合成反应的影响，结果见表 2-6。 表 2-6 NaOH 用量对树脂合成反应的影响 NaOH 树脂收率 树脂环氧值 0.50 0.83 1.00 101.3 93.4 94.2 0.30 0.57 0.51 从表 2-6可知，适当的碱用量可以在保证环氧值的前提下，提高树脂收率。过低的碱用量不能使氯醇中间体完全脱除 HC1 7 ，虽然树脂收率较高 (甚至超过 100 )，但环氧值较低。而过多的碱在反应中，会促进缩水甘油酯的皂化和水解，同样得不到高环氧值的产品。因此，选择 0.83 (占邻苯二甲酸质量 )的碱用量比较合适 8 。 2.7 温度对关环反应的影响 为考察较高温度下的闭环反应情况，本组实验选用了甲苯为溶剂。在相同的反应条件下，考察了不同的反应温度对闭环反应的影响，结果见表 2-7。 表 2-7 反应温度对闭环反应的影响 温度 / 树脂收率 /% 树脂环氧值 20 50 80 100 96.5 97.4 94.3 95.1 0.49 0.57 0.50 0.47 闭环反应一般是在低温下进行，速度较慢，时间较长，在过量碱存在下，逐渐脱除 HC1。从表 7可知，闭环温度过低，闭环反应不完全，树脂环氧值偏低。闭环温度过江苏食品职业技术学院毕业论文 8 高，虽然反应能够完全进行，但容易引起环氧基开环，有可能发生其他副反应，也降低了树脂的环氧值。在这两种情况下，树脂收率较高可能是氯醇中间体分子质量较高所致。因此，选择 50的闭环反应温度较合适。 2.8 时间对关环反应的影响 为 得到高环氧值的树脂，闭环反应一般需要较长的时间。本实验考察了不同闭环反应时间对树脂合成的影响。结果见表 2-8 表 2-8 闭环反应时间对树脂合成反应的影响 时间 /h 树脂收率 /% 树脂环氧值 0 4 6 10 15 98.6 94.1 92.3 93.1 93.7 0.51 0.55 0.59 0.54 0.53 由表 2-8可知，闭环反应时间过短，环化反应不完全，树脂收率较高。而环氧值较低。闭环反应时间过长，副反应增多，树脂环氧值有所降低。因此， 6 h的闭环反应时间较合适 我国化工行业总体 发展形势良好，但仍然存在问题，其中最突出的来自贸易环境变化、产能过剩、国际油价持续高位运行和全球对环境保护的要求越来越高 4个方面。 1贸易环境的变化。 在经济全球化过程中，无论发达国家还是发展中国家，对国际市场的依赖都在逐渐加深，导致贸易竞争日益激烈。各种双边自由贸易协定、区域合作组织的出现，正是国际贸易竞争激烈的表现。各国在传统贸易壁垒之外，也纷纷实施各种形式的非关税壁垒。反倾销与反补贴成为保护本国产业利益的最佳措施。目前，我国已成为全球反倾销和保障措施的最大受害国，遭受的贸易摩擦和贸易保护都有增加趋势 。 2产能过剩的问题。 与发达国家相比，我国石化行业仍然存在很多问题，包括企业数量多，规模小而分散；产品技术含量和附加值较低，创新能力不足，自主知识产权科技成果少等。 江苏食品职业技术学院毕业论文 9 比如：水泥行业，我国水泥行业的产能过剩只是低水平上的过剩，为此，必须淘汰落后产能，提高规模效益；焦炭行业，我国焦炭行业配置不合理，行业集中度极低， 2/3的焦炭企业远离其主要用户钢铁企业，难以做到综合利用。 3国际油价持续高位。 我国的石油能源储量有限，国内煤、电、气等能源价格持续上涨，所以我国对能源进口的依赖度较高。 4环境保护。 各国的石化行业都在制订新的环保政策，要走清洁生产之路，不符合环保标准的产品将被拒绝入境，我国石化行业面临的环境压力也在不断增大。 我国化工业现存问题的解决方案 1制定相应政策适应贸易环境变化 2007年 11月 26 27日，五矿商会在上海举办了“欧盟 REACH法规（预）注册规程与数据填报培训会”，协助企业积极应对 REACH法规。 2产业布局合理化 自 2006年起，行业整合加速，上市公司通过直接融资并购行业内其他企业，或借助资本市场而发展壮大。通过这一系列行业整合，技术落后的小 化工厂将退出市场，取而带之的是具有规模、资源和技术优势的大型化工生产商，行业整体竞争实力得到迅速提升，我国化工行业将逐渐凸现几个极具竞争优势的大型化工企业。 我国化工业需在行业内部淘汰落后工艺和装置，提高行业竞争力；通过行业整合，打造一批具有重大影响力的领军企业；尝试跨国并购，参与竞争，形成国际竞争优势。为中国化工行业的专业化发展提供了有力保障，是实现产业可持续发展的有效途径。 3寻找可替代资源 我国的能源现状是“多煤、少气、缺油”，鉴于此，以煤为原料的煤基化工正在加快发展。所以， 我国富煤、少油的局面决定了以煤炭为主要生产原料的现代煤化工产业的崛起。另一方面，替代能源的兴起，极大地刺激了包括化肥、农药等农用化工品的需求，其中钾肥等行业的景气度持续提升。 4“节能、降耗、减排”目标 落实在化工行业上，国家发展和改革委等七部委在 2006年已联合下发了关于加快电石行业结构调整有关意见的通知，严格控制新上电石项目，压缩高耗电行业。另外，江苏食品职业技术学院毕业论文 10 对于其他高污染、高能耗的小化工厂也正在进行专项治理，目前已初见成效。 国家解决“节能环保”问题的相关措施：国家环境保护的立法方向已从污染 治理，转向环境与资源的可持续利用。近期正在审查的循环经济法，将进一步促进全社会资源的循环利用，化学工业首当其冲。另外，国家近期出台的国务院关于落实科学发展观 加强环境保护的决定等一系列重要决策，对化工行业的影响巨大。 根据近年发布的促进产业结构调整暂行规定，各级政府的引资方向将有所调整，鼓励和支持发展先进生产能力，限制和淘汰落后生产能力。 由此可见，我国化工行业要在可持续发展道路上取得进一步突破，必须发展先进产能，走循环路线，谋求清洁生产。目前，我国很多化工企业已提出了企业承担和参与社会责任的理念，把减少污染物排放、实现产业发展与环境保护列入企业的发展目标。 目前我国化工行业新产品、新技术不足仍然是制约我国化工行业发展的最大瓶颈，因此在各个发展期间应大力促进自主创新高科技产业化，为传统化工产业提供技术支持，并提出了今后化工高新前沿技术的发展重点： 一、化学合成技术 为使化学合成选择性好、产率高、原子利用率高、反应速度快、反应条件温和 ，目前已发展了一系列新的合成方法与技术： 1新合成方法：声化学合成、微波电介质热效应合成、电化学合成、等离子体化学合成、力化学固相合成 、冲击波化学合成、手性合成、利用太阳能进行化学合成、超临界状态下化学合成、室温和低热温度下化学合成及光化学合成等。 2新的催化技术：配位催化、相转移催化、超强酸超强碱催化、杂多酸催化、胶束催化、氟离子催化、钛化合物催化、纳米粒子催化、光催化、晶格氧选择氧化及非晶态合金加氢催化等。 3一锅合成法：传统的有机合成是一步一步地进行反应，步骤多、产率低、选择性差，且操作繁杂。一锅合成法可将多步反应或多次操作置于一锅内合成，不再分离许多中间产物，因而具有高效、高选择性、条件温和等特点，是一种清洁的合成技术 。 4生物化工合成法：包括发酵工程、酶工程、基因工程及细胞工程等。 5绿色化学合成法：绿色化学合成将使化工清洁生产成为主导生产方式，为实现“绿色世纪”作出贡献。 二、高新分离技术 采用高新分离技术可以使产品纯度提高，其质量提高体现在使用价值增加和经济效江苏食品职业技术学院毕业论文 11 益提高；分离越彻底，向环境排放物越少，副产物处理更方便；高分离技术使产品收率提高，也提高了经济效益；有些分离技术（如膜分离）是在无相变情况下实现的，具有节能、减污特性。新