文档介绍：乙醛氧化制备乙二醛的反应
和分离过程研究
Reaction and separation process research of
glyoxal produced with acetaldehyde
一级学科:化学工程与技术
学科专业:工业催化
作者姓名:张智勇
指导教师:李永丹教授
天津大学化工学院
二零一零年六月
独创性声明
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中文摘要
乙二醛是重要的化工原料和中间体,广泛地应用于纺织印染、医药、造纸等
领域,尤其是随着医药行业的发展高纯度乙二醛的需求逐渐增加。目前,乙二醛
的工业生产工艺存在着环境污染严重、纯度低、能耗高、收率低、易爆炸等问题。
乙醛法生产乙二醛工艺具有产品质量高、能耗低等优点,本文对硝酸氧化乙醛法
制备乙二醛的氧化反应机理、合成及分离过程进行深入研究。研究内容如下:
采用离子排阻色谱法测定乙二醛溶液组成,选用示差检测器、氨基色谱柱、
稀硫酸为流动相进行乙二醛溶液中各组分的定性分析,并采用外标法对其中乙醛
酸、乙醇酸、草酸、甲酸、乙酸等组分建立了定量分析方法,实现了乙二醛溶液
的快速、准确的测定。
通过分析硝酸氧化乙醛过程,可知氧化反应是按自由基机理进行,从而推导
出硝酸氧化乙醛制备乙二醛的反应体系中主、副产物的生成机理。实验研究了乙
二醛、甲酸和乙酸的生成反应动力学,得出了这三个反应的动力学模型。
对电渗析法分离硝酸进行了实验研究。使用 J-1-18 膜组装的电渗析装置分离
硝酸,建立该过程的传质过程方程并得到传质模型。研究膜堆电压以及不同硝酸
初始浓度等因素对电渗析分离硝酸过程的影响,结果表明在低电压条件下,电渗
析法可有效的分离硝酸。
实验研究气提法分离乙醛的过程,并建立了该过程的稳态非平衡级模型,采
用收敛性很好的 Newton 同伦算法进行模型的求解,模拟结果与实验结果吻合度
很高。利用模型分析了气提过程的稳态特性,系统考察了液气比、进料温度、塔
板数等对于产品中乙醛浓度的影响。研究结果表明气提法可在较低温度下有效地
脱除乙醛,解决了乙二醛溶液在高温下变质的问题。
采用 J-18 均相离子交换膜和大孔离子交换树脂组装电去离子装置,对电去
离子分离乙酸进行了实验研究,建立了该过程的传质过程方程并得到传质模型。
考察了不同的操作条件对乙酸分离的影响,实现乙二醛溶液中乙酸的深度分离。
关键词: 乙二醛离子排阻色谱反应动力学均相膜气提电渗析电去离子
ABSTRACT
Glyoxal is a kind of important chemical material and intermediate with a wide
range of applications in printing and dyeing textile, medicine, paper making et al.
Especially with the development of pharmaceutical industry, there is an increasing
demand for high-purity glyoxal gradually. At present, the industrial manufacture
process suffered from severe pollution, lower purity, high energy consumption, low
yields and tends to explode et al.. Whi