當(dāng)今我國化工業(yè)發(fā)展現(xiàn)況的分析畢業(yè)論文

1、化工前沿技術(shù)化工前沿技術(shù) 題目：題目：當(dāng)今我國化工業(yè)發(fā)展現(xiàn)況的分析當(dāng)今我國化工業(yè)發(fā)展現(xiàn)況的分析 院系：院系： 材料學(xué)院材料學(xué)院 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 班級：班級： 化工化工班班 姓名：姓名： # 學(xué)號：學(xué)號： $ 目錄 前言 . 1 實驗部分 .1 1.1 主要實驗原料與儀器.1 1.2 實驗原理.1 1.3 實驗方法.2 2 結(jié)果與討論 .2 2.2 催化劑種類對樹脂合成的影響.3 2.3 催化劑用量對樹脂合成的影響.4 2.4 酯化反應(yīng)溫度的選擇.5 2.5 酯化反應(yīng)時間的影響.5 2.6 氫氧化鈉用量對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響.6 2.7 溫度對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響.6 2.8 時間

2、對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響.7 3 結(jié)論 .8 參考文獻 .9 謝辭 前言 縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂的品種很多，但工業(yè)化生產(chǎn)的主要是苯二甲酸縮水甘油酯和 四氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯及六氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯。由于分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)和 極性較強的縮水甘油酯鍵，除含有環(huán)氧樹脂的通性以外，國內(nèi)外生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂中，絕 大部分是雙酚 a 二縮水甘油醚，它約占總量的 95。這類環(huán)氧性能全面，用途廣泛；但 是從樹脂本身和固化物的性能來看，仍有一些不足3。因此，近年來，又開發(fā)了許多不同 結(jié)構(gòu)的新型環(huán)氧樹脂。對苯二甲酸二縮水甘油酯型樹脂就是其中一類。關(guān)于鄰苯二甲酸 縮水甘油酯 和間苯二甲酸縮水甘油酯 l4 的合成，國內(nèi)已有人做

3、了比較深入的研究，但 是關(guān)于對苯二甲酸縮水甘油酯的合成在國內(nèi)尚無報導(dǎo)。文章在大量的資料調(diào)查和實驗室 工作的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)地研究了對苯二甲酸二縮水甘油酯的合成工藝過程，選擇了相應(yīng) 的催化劑體系，比較了不同試驗條件下對對苯二甲酸二縮水甘油脂的影響，并對產(chǎn)品進 行了紅外表征。 1 實驗部分 1.1 主要實驗原料與儀器 對苯二甲酸，分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；甲苯，分析純，天津市東麗區(qū) 天化大化學(xué)試劑廠；環(huán)氧氯丙烷，分析純，天津市試劑三廠，5-dx傅立葉變換紅外光譜 儀。 1.2 實驗原理 對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷在催化劑的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，再在氫氧化鈉的作用下 脫去hci，關(guān)環(huán)生成對苯二甲酸二

4、縮水甘油酯。 cooh cooh 催 2 o ch2cl 催 催 催 cooch2ch(oh)ch2cl cooch2ch(oh)ch2cl 催 2naoh cooch2ch(oh)ch2cl cooch2ch(oh)ch2cl o cooh2c + 2nacl + 2h2o o cooh2c 1.3 實驗方法 向帶有攪拌和溫度計、回流冷凝管的三口燒瓶中計量加入對苯二甲酸、環(huán)氧氯 丙烷和催化劑，升溫至回流，保溫反應(yīng)一定時間，減壓蒸餾，蒸出環(huán)氧氯丙烷，然 后加入一定量的甲苯溶解，保持一定的溫度加naoh，加完后繼續(xù)攪拌一定時間，過 濾，濾液用水洗至中性，收集有機層，用無水硫酸鎂干燥，最后在減壓下

5、蒸出甲苯， 得環(huán)氧樹脂,即對苯二甲酸二縮水甘油酯。 2 結(jié)果與討論 2.1 對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的物料比對 對苯二甲酸和環(huán)氧氯丙烷作為合成環(huán)氧樹脂的主要原料對反應(yīng)的影響比較大， 許多資料報道在反應(yīng)中環(huán)氧氯丙烷要大大過量，否則反應(yīng)難以進行完全。在控制其 它條件不變的情況下，分別考察了不同物料配比對環(huán)氧樹脂合成反應(yīng)的影響。結(jié)果 見表2-1。 表表2-12-1 對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的物料比對樹脂合成反應(yīng)的影響對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的物料比對樹脂合成反應(yīng)的影響 對苯二甲酸與 環(huán)氧氯丙烷的摩爾比 環(huán)氧樹脂收率/%樹脂環(huán)氧值 1：4 1：10 1：16 1：22 1：26 53.2 54.0 98.2

6、 100.3 100.2 0.43 0.46 0.55 0.52 0.52 由表2-1可知，當(dāng)對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的物料比低于1：16時，合成反應(yīng)進 行不完全，所得樹脂的環(huán)氧值較低；當(dāng)對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的物料比過高時， 對合成反應(yīng)影響不明顯，相反加大了環(huán)氧氯丙烷的回收負(fù)荷，降低了生產(chǎn)效率。樹 脂的收率超過100是因為合成過程中環(huán)氧氯丙烷的連串反應(yīng)所致。因此選擇對苯二 甲酸與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1：16較合適。 2.2 催化劑種類對樹脂合成的影響 在酯化反應(yīng)中選用季銨鹽作為催化劑4，反應(yīng)進行機理如下： rcoo ch ch2 o + q+y- clch2 rcoo- h ch2ch o c

7、h2cl q+ y- q+y- rcooch2chch2cl oh h 在其它條件相同的情況下，考察了四甲基溴化銨，四甲基碘化銨，十六烷基三甲 基溴化銨，四丁基溴化銨這幾種催化劑對環(huán)氧樹脂合成的影響。結(jié)果見表2-2。 表表2-22-2 催化劑種類對樹脂合成反應(yīng)的影響催化劑種類對樹脂合成反應(yīng)的影響 催化劑樹脂收率樹脂環(huán)氧值 四甲基溴化銨 四甲基碘化銨 十六烷基三甲基溴化銨 四丁基溴化銨 85.1 74.2 97.6 90.3 0.48 0.41 0.55 0.53 催化劑在整個反應(yīng)中起著雙重作用：(1)催化酯化反應(yīng)。這一反應(yīng)中，催化劑的 陽離子結(jié)構(gòu)起著重要作用。q 的體積大則親酯性強，易于和反應(yīng)

8、底物親和，故催化 效果好。(2)催化閉環(huán)反應(yīng)。在該反應(yīng)過程中，季銨鹽起到相轉(zhuǎn)移催化的作用。因此 諸如四丁基溴化銨之類高活性的相轉(zhuǎn)移催化劑易在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移大量的oh。進入有機 相。由于閉環(huán)反應(yīng)速度較慢，因此過量的oh參與了酯的水解反應(yīng)，造成收率下降， 而如四甲基溴化銨之類低碳數(shù)季銨鹽相轉(zhuǎn)移催化活性太差，閉環(huán)反應(yīng)不完全，因而 樹脂的環(huán)氧值較低。通過上述研究發(fā)現(xiàn)，不對稱高碳數(shù)季銨鹽作為相轉(zhuǎn)移催化劑催 化效果一般，但親酯性較強的催化劑在環(huán)氧樹脂的合成中卻可以作為首選催化劑有 利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。故而，在該反應(yīng)中較合適的催化劑為十六烷基三甲基 溴化銨5。 2.3 催化劑用量對樹脂合成的影響 由前述催

9、化劑作用機理可知，催化劑用量勢必影響產(chǎn)品收率及樹脂質(zhì)量。在其它條 件不變的情況下，改變催化劑的用量對環(huán)氧樹脂進行合成實驗。結(jié)果見表2-3。 表表 2-32-3 催化劑用量對樹脂合成的影響催化劑用量對樹脂合成的影響 催化劑用量/mol樹脂收率/%樹脂環(huán)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，若不加催化劑產(chǎn)品收率低，且環(huán)氧值很小?？梢姶呋瘎┘铀倭朔磻?yīng)的 進程。但催化劑加到一定量以后，對環(huán)氧值提高無明顯作用，卻導(dǎo)致收率急下降。這主 要是因為在閉環(huán)反應(yīng)過程中存在以下二個

10、競爭反應(yīng)6 rcooch2chch2cl oh oh- rcooch2chch2 o 1 oh- rcooch2chch2 o h2o chch2cl oh rcoo-+hoch2 2 過多的相轉(zhuǎn)移催化劑會轉(zhuǎn)移大量的oh進入有機相。但閉環(huán)反應(yīng)速度較慢，過量 的oh加速了酯水解反應(yīng)，導(dǎo)致收率下降?？梢姛o論從成本角度（季銨鹽一般較貴） 還是產(chǎn)品的質(zhì)量和收率角度，均無需加過多的催化劑。合適的催化劑用量為0.001 mol。 2.4 酯化反應(yīng)溫度的選擇 溫度對酯化反應(yīng)的影響結(jié)果見表2-4。 表表 2-42-4 反應(yīng)溫度對酯化反應(yīng)的影響反應(yīng)溫度對酯化反應(yīng)的影響 溫度/樹脂收率/%樹脂環(huán)氧值 95 105

11、 116 119 80.6 87.4 93.2 96.7 0.50 0.52 0.54 0.52 由表2-4可知，在酯化時間和催化劑用量相同的情況下，適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度既能保證反 應(yīng)順利進行，又能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)溫度過高時，雖然產(chǎn)品收率較高，但樹脂環(huán)氧值 偏低；溫度過低，反應(yīng)活性不夠，產(chǎn)品收率和環(huán)氧值都較低。因此在116的溫度下進行 酯化反應(yīng)較合適。 2.5 酯化反應(yīng)時間的影響 在其他反應(yīng)條件相同的情況下，酯化反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響結(jié)果見表2-5。 表表2-52-5 反應(yīng)時間對酯化反應(yīng)的影響反應(yīng)時間對酯化反應(yīng)的影響 時間/min樹脂收率/%樹脂環(huán)氧值 0 20 40 60 80 100 90.6

12、92.3 93.5 93.2 95.2 95.7 0.54 0.59 0.54 0.54 0.51 0.47 從表2-5可知，在催化劑存在的情況下，對苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷的開環(huán)酯化反應(yīng)進 行較快。在升溫回流后，馬上收集環(huán)氧氯丙烷就有產(chǎn)物，但由于時間過短，反應(yīng)不 能完全進行。隨著反應(yīng)時間的延長，樹脂的收率和環(huán)氧值均有明顯提高。當(dāng)反應(yīng)時 間過長時，開環(huán)酯化反應(yīng)的連串反應(yīng)加劇，雖然樹脂的收率提高了，但樹脂的環(huán)氧 值開始降低。因此，輕微回流后，選擇20 min的反應(yīng)時間較為合適。 2.6 氫氧化鈉用量對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響 naoh是反應(yīng)中的閉環(huán)劑，它具有雙重作用。一方面，它會使氯醇中間體脫除hc1 得到環(huán)

13、氧化合物；另一方面，它又會使縮水甘油酯型的環(huán)氧樹脂皂化和水解，生成 皂鈉和氯醇化合物。許多文獻報道欲得較高環(huán)氧值的環(huán)氧樹脂，必須用高濃度的 naoh溶液。在本反應(yīng)中，先加了10(總堿質(zhì)量)的naoh固體粉末，然后開始滴加 50的naoh溶液。此處考察了總堿量對樹脂合成反應(yīng)的影響，結(jié)果見表2-6。 表表 2-62-6 naohnaoh 用量對樹脂合成反應(yīng)的影響用量對樹脂合成反應(yīng)的影響 naoh樹脂收率樹脂環(huán)氧值 0.50 0.83 1.00 101.3 93.4 94.2 0.30 0.57 0.51 從表2-6可知，適當(dāng)?shù)膲A用量可以在保證環(huán)氧值的前提下，提高樹脂收率。過低 的堿用量不能使氯醇中

14、間體完全脫除hc17，雖然樹脂收率較高(甚至超過100)， 但環(huán)氧值較低。而過多的堿在反應(yīng)中，會促進縮水甘油酯的皂化和水解，同樣得不 到高環(huán)氧值的產(chǎn)品。因此，選擇0.83(占鄰苯二甲酸質(zhì)量)的堿用量比較合適8。 2.7 溫度對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響 為考察較高溫度下的閉環(huán)反應(yīng)情況，本組實驗選用了甲苯為溶劑。在相同的反 應(yīng)條件下，考察了不同的反應(yīng)溫度對閉環(huán)反應(yīng)的影響，結(jié)果見表2-7。 表表2-72-7 反應(yīng)溫度對閉環(huán)反應(yīng)的影響反應(yīng)溫度對閉環(huán)反應(yīng)的影響 溫度/樹脂收率/%樹脂環(huán)氧值 20 50 80 100 96.5 97.4 94.3 95.1 0.49 0.57 0.50 0.47 閉環(huán)反應(yīng)一般是在低

15、溫下進行，速度較慢，時間較長，在過量堿存在下，逐漸 脫除hc1。從表7可知，閉環(huán)溫度過低，閉環(huán)反應(yīng)不完全，樹脂環(huán)氧值偏低。閉環(huán)溫 度過高，雖然反應(yīng)能夠完全進行，但容易引起環(huán)氧基開環(huán)，有可能發(fā)生其他副反應(yīng)， 也降低了樹脂的環(huán)氧值。在這兩種情況下，樹脂收率較高可能是氯醇中間體分子質(zhì) 量較高所致。因此，選擇50的閉環(huán)反應(yīng)溫度較合適。 2.8 時間對關(guān)環(huán)反應(yīng)的影響 為得到高環(huán)氧值的樹脂，閉環(huán)反應(yīng)一般需要較長的時間。本實驗考察了不同閉 環(huán)反應(yīng)時間對樹脂合成的影響。結(jié)果見表2-8 表表2-82-8 閉環(huán)反應(yīng)時間對樹脂合成反應(yīng)的影響閉環(huán)反應(yīng)時間對樹脂合成反應(yīng)的影響 時間/h樹脂收率/%樹脂環(huán)氧值 0 4 6

16、 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，閉環(huán)反應(yīng)時間過短，環(huán)化反應(yīng)不完全，樹脂收率較高。而環(huán)氧值 較低。閉環(huán)反應(yīng)時間過長，副反應(yīng)增多，樹脂環(huán)氧值有所降低。因此，6 h的閉環(huán)反 應(yīng)時間較合適 我國化工行業(yè)總體發(fā)展形勢良好，但仍然存在問題，其中最突出的來自貿(mào)易環(huán)境變化、 產(chǎn)能過剩、國際油價持續(xù)高位運行和全球?qū)Νh(huán)境保護的要求越來越高4個方面。 1貿(mào)易環(huán)境的變化。 在經(jīng)濟全球化過程中，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，對國際市場的依賴都在逐漸加深， 導(dǎo)致貿(mào)易競爭日益激烈。各種雙邊自由貿(mào)易協(xié)定、區(qū)域合作組織的出現(xiàn)，正是國

17、際 貿(mào)易競爭激烈的表現(xiàn)。各國在傳統(tǒng)貿(mào)易壁壘之外，也紛紛實施各種形式的非關(guān)稅壁 壘。反傾銷與反補貼成為保護本國產(chǎn)業(yè)利益的最佳措施。目前，我國已成為全球反 傾銷和保障措施的最大受害國，遭受的貿(mào)易摩擦和貿(mào)易保護都有增加趨勢。 2產(chǎn)能過剩的問題。 與發(fā)達國家相比，我國石化行業(yè)仍然存在很多問題，包括企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小而分散； 產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值較低，創(chuàng)新能力不足，自主知識產(chǎn)權(quán)科技成果少等。 比如：水泥行業(yè)，我國水泥行業(yè)的產(chǎn)能過剩只是低水平上的過剩，為此，必須淘汰落后 產(chǎn)能，提高規(guī)模效益；焦炭行業(yè)，我國焦炭行業(yè)配置不合理，行業(yè)集中度極低，2/3 的焦炭企業(yè)遠(yuǎn)離其主要用戶鋼鐵企業(yè)，難以做到綜合利用。 3國

18、際油價持續(xù)高位。 我國的石油能源儲量有限，國內(nèi)煤、電、氣等能源價格持續(xù)上漲，所以我國對能源進口 的依賴度較高。 4環(huán)境保護。 各國的石化行業(yè)都在制訂新的環(huán)保政策，要走清潔生產(chǎn)之路，不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將 被拒絕入境，我國石化行業(yè)面臨的環(huán)境壓力也在不斷增大。 我國化工業(yè)現(xiàn)存問題的解決方案 1制定相應(yīng)政策適應(yīng)貿(mào)易環(huán)境變化 2007年11月2627日，五礦商會在上海舉辦了“歐盟reach法規(guī)（預(yù)）注冊規(guī)程與數(shù)據(jù)填 報培訓(xùn)會”，協(xié)助企業(yè)積極應(yīng)對reach法規(guī)。 2產(chǎn)業(yè)布局合理化 自2006年起，行業(yè)整合加速，上市公司通過直接融資并購行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)，或借 助資本市場而發(fā)展壯大。通過這一系列行業(yè)整合，技術(shù)

19、落后的小化工廠將退出市場， 取而帶之的是具有規(guī)模、資源和技術(shù)優(yōu)勢的大型化工生產(chǎn)商，行業(yè)整體競爭實力得 到迅速提升，我國化工行業(yè)將逐漸凸現(xiàn)幾個極具競爭優(yōu)勢的大型化工企業(yè)。 我國化工業(yè)需在行業(yè)內(nèi)部淘汰落后工藝和裝置，提高行業(yè)競爭力；通過行業(yè)整合， 打造一批具有重大影響力的領(lǐng)軍企業(yè)；嘗試跨國并購，參與競爭，形成國際競爭優(yōu) 勢。為中國化工行業(yè)的專業(yè)化發(fā)展提供了有力保障，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效 途徑。 3尋找可替代資源 我國的能源現(xiàn)狀是“多煤、少氣、缺油”，鑒于此，以煤為原料的煤基化工正在加 快發(fā)展。所以，我國富煤、少油的局面決定了以煤炭為主要生產(chǎn)原料的現(xiàn)代煤化工 產(chǎn)業(yè)的崛起。另一方面，替代能源的興

20、起，極大地刺激了包括化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用化 工品的需求，其中鉀肥等行業(yè)的景氣度持續(xù)提升。 4“節(jié)能、降耗、減排”目標(biāo) 落實在化工行業(yè)上，國家發(fā)展和改革委等七部委在2006年已聯(lián)合下發(fā)了關(guān)于加快 電石行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整有關(guān)意見的通知，嚴(yán)格控制新上電石項目，壓縮高耗電行業(yè)。 另外，對于其他高污染、高能耗的小化工廠也正在進行專項治理，目前已初見成效。 國家解決“節(jié)能環(huán)?！眴栴}的相關(guān)措施：國家環(huán)境保護的立法方向已從污染治理，轉(zhuǎn)向 環(huán)境與資源的可持續(xù)利用。近期正在審查的循環(huán)經(jīng)濟法，將進一步促進全社會 資源的循環(huán)利用，化學(xué)工業(yè)首當(dāng)其沖。另外，國家近期出臺的國務(wù)院關(guān)于落實科 學(xué)發(fā)展觀 加強環(huán)境保護的決定等一系列重要決

21、策，對化工行業(yè)的影響巨大。 根據(jù)近年發(fā)布的促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整暫行規(guī)定，各級政府的引資方向?qū)⒂兴{(diào)整，鼓 勵和支持發(fā)展先進生產(chǎn)能力，限制和淘汰落后生產(chǎn)能力。 由此可見，我國化工行業(yè)要在可持續(xù)發(fā)展道路上取得進一步突破，必須發(fā)展先進產(chǎn)能， 走循環(huán)路線，謀求清潔生產(chǎn)。目前，我國很多化工企業(yè)已提出了企業(yè)承擔(dān)和參與社 會責(zé)任的理念，把減少污染物排放、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護列入企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。 目前我國化工行業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)不足仍然是制約我國化工行業(yè)發(fā)展的最大瓶頸， 因此在各個發(fā)展期間應(yīng)大力促進自主創(chuàng)新高科技產(chǎn)業(yè)化，為傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)提供技術(shù) 支持，并提出了今后化工高新前沿技術(shù)的發(fā)展重點： 一、化學(xué)合成技術(shù) 為使

22、化學(xué)合成選擇性好、產(chǎn)率高、原子利用率高、反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和 ，目前已發(fā)展了一系列新的合成方法與技術(shù)： 1新合成方法：聲化學(xué)合成、微波電介質(zhì)熱效應(yīng)合成、電化學(xué)合成、等離子體化學(xué) 合成、力化學(xué)固相合成、沖擊波化學(xué)合成、手性合成、利用太陽能進行化學(xué)合成、 超臨界狀態(tài)下化學(xué)合成、室溫和低熱溫度下化學(xué)合成及光化學(xué)合成等。 2新的催化技術(shù)：配位催化、相轉(zhuǎn)移催化、超強酸超強堿催化、雜多酸催化、膠束 催化、氟離子催化、鈦化合物催化、納米粒子催化、光催化、晶格氧選擇氧化及非 晶態(tài)合金加氫催化等。 3一鍋合成法：傳統(tǒng)的有機合成是一步一步地進行反應(yīng)，步驟多、產(chǎn)率低、選擇性 差，且操作繁雜。一鍋合成法可將多步反應(yīng)或多次操作置于一鍋內(nèi)合成，不再分離 許多中間產(chǎn)物，因而具有高效、高選擇性、條件溫和等特點，是一種清潔的合成技 術(shù)。 4生物化工合成法：包括發(fā)酵工程、酶工程、基因工程及細(xì)胞工程等。 5綠色化學(xué)合成法：綠色化學(xué)合成將使化工清潔生產(chǎn)成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式，為實現(xiàn) “綠色世紀(jì)”作出貢獻。 二、高新分離技術(shù) 采用高新分離技術(shù)可以使產(chǎn)品純度提高，其質(zhì)量提高體現(xiàn)在使用價值增加和經(jīng)濟效 益提高；分離越徹底，向環(huán)境排放物越少，副產(chǎn)物處理更方便；高分離技術(shù)使產(chǎn)品 收率提高，也提高了經(jīng)濟效益；有些分離技術(shù)（如膜分離）是在無相變情況