化工学报 ›› 2019, Vol. 70 ›› Issue (5): 1842-1847.DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20181446
收稿日期:
2018-12-05
修回日期:
2019-02-15
出版日期:
2019-05-05
发布日期:
2019-05-05
通讯作者:
游奎一
作者简介:
<named-content content-type="corresp-name">彭超</named-content>(1989—),女,硕士研究生,助理实验师,<email>pengchao0808@126.com</email>|游奎一(1979—),男,博士,教授,<email>youkuiyi@126.com</email>
基金资助:
Chao PENG1(),Yuyuan WANG1,Chang ai DENG1,Fangfang ZHAO2,Kuiyi YOU2()
Received:
2018-12-05
Revised:
2019-02-15
Online:
2019-05-05
Published:
2019-05-05
Contact:
Kuiyi YOU
摘要:
以环己酮肟和硫酸为原料,研究连续反应-萃取耦合技术条件下环己酮肟水解制备硫酸羟胺。通过优化连续反应-萃取条件,将水解得到的另一产物环己酮从原有平衡体系分离,突破原反应平衡的限制,极大提高环己酮肟的转化率。结果表明,在以环己烷作为萃取剂,酸肟比1∶1,转速为2000~2500 r/min,硫酸溶液与环己烷等体积比的条件下,反应条件最佳。同时测得当原料从重相进料,通过五级串联逆流反应萃取,90 min反应基本达到平衡,经过四次循环萃取后环己酮肟转化率可达81.90%。
中图分类号:
彭超, 王榆元, 邓昌爱, 赵方方, 游奎一. 连续反应-萃取耦合技术制备硫酸羟胺[J]. 化工学报, 2019, 70(5): 1842-1847.
Chao PENG, Yuyuan WANG, Chang ai DENG, Fangfang ZHAO, Kuiyi YOU. Preparation of hydroxylamine sulfate by continuous reaction-extraction coupling technology[J]. CIESC Journal, 2019, 70(5): 1842-1847.
t/min | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
0 | 9.9638 | 0 | 10.52 | 100 | 90.24 |
30 | 5.0714 | 0.5889 | 23.38 | 100 | 90.33 |
60 | 4.0204 | 0.5373 | 35.54 | 100 | 90.34 |
90 | 3.5470 | 0.4797 | 42.83 | 100 | 90.51 |
120 | 3.6525 | 0.4887 | 41.41 | 100 | 90.79 |
150 | 3.7222 | 0.4725 | 41.64 | 100 | 90.82 |
表1 重相进料对水解反应的影响
Table 1 Influence of heavy phase feed on hydrolysis reaction
t/min | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
0 | 9.9638 | 0 | 10.52 | 100 | 90.24 |
30 | 5.0714 | 0.5889 | 23.38 | 100 | 90.33 |
60 | 4.0204 | 0.5373 | 35.54 | 100 | 90.34 |
90 | 3.5470 | 0.4797 | 42.83 | 100 | 90.51 |
120 | 3.6525 | 0.4887 | 41.41 | 100 | 90.79 |
150 | 3.7222 | 0.4725 | 41.64 | 100 | 90.82 |
t/min | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
0 | 0 | 0.7644 | 0.53 | 100 | 90.19 |
30 | 3.7820 | 0.0024 | 33.10 | 100 | 90.27 |
60 | 4.5903 | 0.0062 | 18.37 | 100 | 90.37 |
90 | 4.1720 | 0 | 26.54 | 100 | 90.41 |
120 | 4.2057 | 0 | 25.95 | 100 | 90.66 |
150 | 4.2233 | 0 | 25.64 | 100 | 90.73 |
表2 轻相进料对水解反应的影响
Table 2 Influence of light phase feed on hydrolysis reaction
t/min | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
0 | 0 | 0.7644 | 0.53 | 100 | 90.19 |
30 | 3.7820 | 0.0024 | 33.10 | 100 | 90.27 |
60 | 4.5903 | 0.0062 | 18.37 | 100 | 90.37 |
90 | 4.1720 | 0 | 26.54 | 100 | 90.41 |
120 | 4.2057 | 0 | 25.95 | 100 | 90.66 |
150 | 4.2233 | 0 | 25.64 | 100 | 90.73 |
序号 | 两相肟浓度变化 | |
---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/% (质量分数) | |
理论值 | 11.2690 | 0 |
初始浓度 | 9.6470 | 0 |
一级出口 | 8.5033 | 0.13166 |
二级出口 | 7.7705 | 0.28712 |
三级出口 | 6.7869 | 0.38786 |
四级出口 | 5.8105 | 0.44878 |
五级出口 | 4.6519 | 0.48400 |
表3 每一级肟浓度的变化情况
Table 3 Changes of oxime concentration at each stage
序号 | 两相肟浓度变化 | |
---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/% (质量分数) | |
理论值 | 11.2690 | 0 |
初始浓度 | 9.6470 | 0 |
一级出口 | 8.5033 | 0.13166 |
二级出口 | 7.7705 | 0.28712 |
三级出口 | 6.7869 | 0.38786 |
四级出口 | 5.8105 | 0.44878 |
五级出口 | 4.6519 | 0.48400 |
序号 | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
一次循环 | 5.2697 | 0.43259 | 36.08 | 100 | 90.28 |
二次循环 | 4.0801 | 0.17708 | 50.60 | 100 | 90.43 |
三次循环 | 2.9881 | 0.09971 | 66.06 | 100 | 90.53 |
四次循环 | 1.7662 | 0.03263 | 81.90 | 100 | 90.55 |
表4 重相组分循环次数对水解反应的影响
Table 4 Influence of cycle number of heavy phase components on hydrolysis reaction
序号 | 两相肟浓度变化 | 环己酮肟转化率/% | 选择性 | ||
---|---|---|---|---|---|
重相/(mg/ml) | 轻相/%(质量分数) | 环己酮/% | 硫酸羟胺/% | ||
一次循环 | 5.2697 | 0.43259 | 36.08 | 100 | 90.28 |
二次循环 | 4.0801 | 0.17708 | 50.60 | 100 | 90.43 |
三次循环 | 2.9881 | 0.09971 | 66.06 | 100 | 90.53 |
四次循环 | 1.7662 | 0.03263 | 81.90 | 100 | 90.55 |
1 | 高丽雅, 檀学军, 张东升, 等 . 羟胺(盐) 的合成及其应用研究进展[J]. 化工进展, 2012, 31(9): 2043-2048. |
Gao L Y , Tan X J , Zhang D S , et al . Progress of synthesis and application of hydroxylamine(salts)[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2012, 31(9): 2043-2048. | |
2 | 王军武, 许松林, 徐世民, 等 . 分子蒸馏技术的应用现状[J]. 化工进展, 2002, 21(7): 499-501. |
Wang J W , Xu S L , Xu S M , et al . Application status of molecular distillation technology[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2002, 21(7): 499-501. | |
3 | 邓向阳 . 己内酰胺工艺技术进展述评[J]. 石油化工动态, 1998, 6(4): 42-46. |
Deng X Y . Review of recent progress on caprolactam process technology[J]. Petrochemical Industry Trends, 1998, 6(4): 42-46. | |
4 | 吕俊英 . 固体硫酸羟胺和盐酸羟胺的制备[D]. 杭州: 浙江大学, 2004. |
Lyu J Y . Preparation of solid hydroxylamine sulphatethe and hydroxylamine hydrochloride[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2004. | |
5 | 靳通收 . 羟胺-O-磺酸的制备及其在有机合成中的应用[J]. 化学试剂, 1985, 7(3): 145-149. |
Jin T S . Preparation of hydroxylamine-O-sulphonic acid and its use in organic synthesis[J]. Chemical Reagents, 1985, 7(3): 145-149. | |
6 | 范小英, 戴子林 . 异羟肟酸的合成方法[J]. 广东有色金属学报, 1997, 7(2): 100-105. |
Fan X Y , Dai Z L . Synthesis method of hydroxamic acid[J]. Journal of Guangdong Non-ferrous Metals, 1997, 7(2): 100-105. | |
7 | Yasaki G , Xu Y , King S B . An effieient synthesis of 15N-hydroxyurea[J]. Synthetic Commnications, 2000, 30(11): 2041-2047. |
8 | Takhi M , Murugan C , Munikumar M , et al . Synthesis and antibacterial activity of novel oxazolidinones bearing N-hydroxyacetamidine substituent[J]. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2006, 16(9): 2391-2395. |
9 | Mathew C T , Belsky S E , Mcknight E E . Production of anhydrous oxime from aqueous reaction on solution: US4868334A[P]. 1989-09-19. |
10 | 刘卫东, 徐道庄 . 异草酮的合成噁 [J]. 湖南化工, 1999, 29(6): 32-33. |
Liu W D , Xu D Z . A study on synthesis of clomazone[J]. Hunan Chemical Industry, 1999, 29(6): 32-33. | |
11 | 崔志敏, 陈学恒 . 由柠檬醛合成柠檬腈的工艺研究[J]. 化学世界, 2003, 44(4): 206-208. |
Cui Z M , Chen X H . Study on the synthesis technology of lemonile from citral[J]. Chemical World, 2003, 44(4): 206-208. | |
12 | Mantegazza M A , Milan M P , Galliate G P , et al . Direct catalytic process for the production of hydroxylamine: US5320819[P]. 1994-06-14. |
13 | 朱明乔 . 己内酰胺生产的绿色化[J]. 合成纤维工业, 2002, 25(2): 38-41. |
Zhu M Q . The greening technology of ε-caprolactam productionl[J]. China Synthetic Fiber Industry, 2002, 25(2): 38-41. | |
14 | Langer S H . Electrogenerative systems: potential uses include clean-up of flue gases from coal fired stationary power plants[J]. Platinum Metals Review, 1992, 36(4): 202-213. |
15 | 傅军, 肖博文, 涂晋林 . NO x 、SO2液相反应研究进展: 一种同时脱硫脱氮的新思路[J]. 化工进展, 1999, 18(1): 26-28. |
Fu J , Xiao B W , Tu J L . Progress of the research for reactions between nox and SO2 in aqueous solution[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 1999, 18(1): 26-28. | |
16 | Blumberg R , Gai J E , Hajdu K . Interesting aspects in the development of a novel solvent extraction process for producing sodium bicarbonate[C]//Proceedings of the International Solvent Extraction Conference. 1974: 2789-2802. |
17 | 任钟旗, 张卫东, 刘光虎, 等 . 一种利用反应-萃取“耦合”技术制备羟胺盐的方法: 101092236A[P]. 2007-12-26. |
Ren Z Q , Zhang W D , Liu G H . A method on synthesis of hydroxylamine salts by reaction-extraction coupling technology: 101092236A[P]. 2007-12-26. | |
18 | 刘光虎 . 反应-萃取耦合技术制备盐酸羟胺的研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2006. |
Liu G H . The study on synthesis of hydroxylamine hydrochloride by reaction-extraction technology[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2006. | |
19 | 刘光虎, 任钟旗, 张卫东, 等 . 反应萃取耦合技术合成硫酸羟胺的研究[J]. 北京化工大学学报(自然科学版), 2006, 33(4): 5-8. |
Liu G H , Ren Z Q , Zhang W D , et al . A synthetic process for hydroxylamine sulfate using reaction-extraction coupling technology[J]. Journal of Beijing University of Chemical Technology(Natural Science Edition), 2006, 33(4): 5-8. | |
20 | 吴井龙 . 肟水解反应-分离耦合技术的研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2016. |
Wu J L . Study of oxime hydrolysis reaction-separation coupled process[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2016. | |
21 | 冯霞, 梁晓贤 . 反应萃取技术的研究现状[J]. 精细与专用化学品, 2012, 20(10): 46-48. |
Feng X , Liang X X . The research status of reactive extraction[J]. Fine and Specialty Chemicals, 2012, 20(10): 46-48. | |
22 | Chu C Q , Zhao H T , Qi Y Y , et al . Density functional theory studies on hydroxylamine mechanism of cyclohexanone ammoximation on titanium silicalite-1 catalyst [J]. J. Mol. Model, 2013, 19(6): 2217-2224. |
23 | Hu Y P , Dong C , Wang T , et al . Cyclohexanone ammoximation over TS-1 catalyst without organic solvent in a microreaction system[J]. Chemical Engineering Science, 2018, 44(4): 60-66. |
24 | 罗和安, 游奎一, 赵方方, 等 . 从酮、氨和双氧水制备羟胺或羟胺盐的方法: 104129764A[P]. 2014-11-05. |
Luo H A , You K Y , Zhao F F , et al . The method on synthesis of hydroxylamine(salts) from ketone, ammonia and hydrogen peroxide: 104129764A[P]. 2014-11-05. | |
25 | 罗和安, 游奎一, 赵方方, 等 . 反应-萃取耦合制备羟胺盐/羟胺的方法: 104129765A[P]. 2014-11-05. |
Luo H A , You K Y , Zhao F F , et al . The method on synthesis of hydroxylamine(salts) by reaction-extraction coupling technology: 104129765A[P]. 2014-11-05. | |
26 | Zhao F F , You K Y , Peng C , et al . A simple and efficient approach for preparation of hydroxylamine sulfate from the acid-catalyzed hydrolysis reaction of cyclohexanone oxime[J]. Chemical Engineering Journal, 2015, 272(7): 102-107. |
27 | 赵方方, 游奎一, 彭超, 等 . 一种同时测定环己酮肟水解反应中环己酮肟和硫酸羟胺含量的方法[J]. 应用化学, 2015, 32 (11): 1312-1318. |
Zhao F F , You K Y , Peng C , et al . An approach for simultaneous determination of cyclohexanone oxime and hydroxylammonium sulfate in the hydrolysis of cyclohexanone oxime[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2015, 32 (11): 1312-1318. | |
28 | Zhang J S , Wang K , Lu Y C , et al . Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime in a microchemical system: the role of SO3 and product inhibition[J]. AIChE J., 2012, 58(10): 3156-3160. |
29 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会 . 化学试剂氯化羟胺: GB/T 6685—2007[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008. |
General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People s Republic of China, Standardization Administration of the People s Republic of China . Chemical reagents hydroxylammonium chloride: GB/T 6685—2007[S]. Beijing: Standards Press of China, 2008. | |
30 | 张铁垣 . 化验工作实用手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 577-587. |
Zhang T H . The Application Manual of Laboratorial Technology[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2003: 577-587. |
[1] | 程成, 段钟弟, 孙浩然, 胡海涛, 薛鸿祥. 表面微结构对析晶沉积特性影响的格子Boltzmann模拟[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 74-86. |
[2] | 袁佳琦, 刘政, 黄锐, 张乐福, 贺登辉. 泡状入流条件下旋流泵能量转换特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3807-3820. |
[3] | 陈杰, 林永胜, 肖恺, 杨臣, 邱挺. 胆碱基碱性离子液体催化合成仲丁醇性能研究[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3716-3730. |
[4] | 郑玉圆, 葛志伟, 韩翔宇, 王亮, 陈海生. 中高温钙基材料热化学储热的研究进展与展望[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3171-3192. |
[5] | 汪尔奇, 彭书舟, 杨震, 段远源. 含HFO混合体系气液相平衡的理论模型评价[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3216-3225. |
[6] | 于旭东, 李琪, 陈念粗, 杜理, 任思颖, 曾英. 三元体系KCl + CaCl2 + H2O 298.2、323.2及348.2 K相平衡研究及计算[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3256-3265. |
[7] | 汪林正, 陆俞冰, 张睿智, 罗永浩. 基于分子动力学模拟的VOCs热氧化特性分析[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3242-3255. |
[8] | 张蒙蒙, 颜冬, 沈永峰, 李文翠. 电解液类型对双离子电池阴阳离子储存行为的影响[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 3116-3126. |
[9] | 陈吉, 洪泽, 雷昭, 凌强, 赵志刚, 彭陈辉, 崔平. 基于分子动力学的焦炭溶损反应及其机理研究[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2935-2946. |
[10] | 何晓崐, 刘锐, 薛园, 左然. MOCVD生长AlN单晶薄膜的气相和表面化学反应综述[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2800-2813. |
[11] | 张谭, 刘光, 李晋平, 孙予罕. Ru基氮还原电催化剂性能调控策略[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2264-2280. |
[12] | 杨峥豪, 何臻, 常玉龙, 靳紫恒, 江霞. 生物质快速热解下行式流化床反应器研究进展[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2249-2263. |
[13] | 周小文, 杜杰, 张战国, 许光文. 基于甲烷脉冲法的Fe2O3-Al2O3载氧体还原特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2611-2623. |
[14] | 朱风, 陈凯琳, 黄小凤, 鲍银珠, 李文斌, 刘嘉鑫, 吴玮强, 高王伟. KOH改性电石渣脱除羰基硫的性能研究[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2668-2679. |
[15] | 董茂林, 陈李栋, 黄六莲, 吴伟兵, 戴红旗, 卞辉洋. 酸性助水溶剂制备木质纳米纤维素及功能应用研究进展[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2281-2295. |
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