氨基甲酸乙酯的绿色清洁合成工艺研究

【摘要】：氨基甲酸乙酯(EC)作为重要的含羰基化工产品,它可以作为很多合成反应的中间体,因而被广泛地应用于农药、医药等行业。目前,氨基甲酸乙酯的合成方法主要有光气法和非光气法,然而尿素醇解法由于其整个工艺流程绿色环保,反应原料廉价,原子利用率高而受到越来越多研究者的青睐。 本文主要考察吸氨剂、金属氧化物催化剂、引发剂、负载催化剂对EC收率的影响,最终筛选出高催化活性的H1和H1—H2两类催化剂进行工艺条件考察。 通过正交分析法确定出H1作为催化剂合成EC的较佳工艺条件为：尿素与乙醇的摩尔比为1：12,催化剂用量为反应体系总质量的0.5%,反应温度为180℃,反应时间为3.5h,搅拌转速为200r/min,收率为82.41%。 单因素实验表明H1—H2复合催化剂的较佳制备条件为：H1与H2的硝酸化合物进料摩尔比为10：4,加料方式为并流,在300℃下焙烧5h。在此制备工艺条件下,考察氨基甲酸乙酯合成的较好的工艺条件,实验结果表明：在尿素与乙醇的摩尔比为1：14,反应温度为170℃,催化剂用量为反应体系总质量的0.5%,搅拌转速为200r/min,反应时间为3小时的实验条件下,最终EC收率为88.79%。 本文还探索性地设计了一套冷却排氨循环装置,实验结果表明：无催化剂时,冷却排氨循环装置使得氨基甲酸乙酯的收率从35.68%提高到56.34%。因此,氨气的生成在很大程度上降低了氨基甲酸乙酯收率,如何有效地排除反应生成的氨气是提高氨基甲酸乙酯收率的关键。 【关键词】：尿素 乙醇 氨基甲酸乙酯 H1 H2
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ457.22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 前言10-11
• 第1章 文献综述11-27
• 1.1 氨基甲酸乙酯的理化性质11
• 1.2 氨基甲酸乙酯的应用11-17
• 1.2.1 合成异氰酸酯11-12
• 1.2.2 合成杂环化合物12-13
• 1.2.3 合成氨基甲酸乙酯化多元醇和无毒聚氨酯13-14
• 1.2.4 与烯烃的加成反应14-15
• 1.2.5 和醛、酮的加成15
• 1.2.6 合成固化剂15-16
• 1.2.7 合成碳酸二乙酯16
• 1.2.8 医药和农药应用16-17
• 1.2.9 其他方面17
• 1.3 氨基甲酸乙酯的生产和消费状况17
• 1.4 氨基甲酸酯合成方法17-21
• 1.4.1 光气法17-18
• 1.4.2 非光气法18-21
• 1.5 氨基甲酸乙酯生产过程中可能发生的副反应21-22
• 1.6 尿素醇解法研究进展22-25
• 1.6.1 催化剂的研究22-24
• 1.6.2 尿素醇解反应装置的研究24-25
• 1.6.3 分离与提纯研究进展25
• 1.7 本文主要研究内容和意义25-27
• 1.7.1 研究意义25
• 1.7.2 工艺路线的确定25-26
• 1.7.3 创新点26
• 1.7.4 主要工作26-27
• 第2章 实验部分27-36
• 2.1 实验药品及其理化性质27-28
• 2.1.1 实验药品27
• 2.1.2 实验主要药品理化性质27-28
• 2.2 实验仪器和装置28-30
• 2.2.1 实验仪器28
• 2.2.2 实验装置28-30
• 2.3 催化剂制备30-31
• 2.3.1 制备原理30-31
• 2.3.2 催化剂制备方法31
• 2.4 实验步骤31-32
• 2.4.1 间歇高压反应釜合成EC31-32
• 2.4.2 冷却排氨循环高压反应合成EC32
• 2.5 产品分析方法的确定32-35
• 2.5.1 原理32-33
• 2.5.2 色谱分析条件33
• 2.5.3 色谱峰的定性分析33-34
• 2.5.4 色谱峰的定量分析34
• 2.5.5 标准曲线的确定34-35
• 2.6 实验数据处理35-36
• 第3章 结果与讨论36-67
• 3.1 不同种类催化剂活性考察36-43
• 3.1.1 催化剂的影响36
• 3.1.2 吸氨剂的影响36-37
• 3.1.3 一元金属化合物的影响37-38
• 3.1.4 引发剂及其与H1的复配的影响38-39
• 3.1.5 二元复配氧化物的影响39-40
• 3.1.6 不同载体负载H1的影响40-41
• 3.1.7 H1作载体的固体催化剂的影响41-43
• 3.2 H1作催化剂工艺条件的考察43-56
• 3.2.1 正交试验理论依据43
• 3.2.2 可行域的确定43-48
• 3.2.3 正交实验设计48-49
• 3.2.4 正交实验结果分析49-51
• 3.2.5 单因素工艺条件考察51-56
• 3.2.6 确定最优工艺条件56
• 3.3 H1-H2复合催化剂工艺条件的考察56-66
• 3.3.1 催化剂制备工艺条件考察56-60
• 3.3.2 催化剂单因素工艺条件考察60-66
• 3.4 冷却排氨循环反应合成氨基甲酸乙酯66-67
• 3.4.1 理论基础66
• 3.4.2 实验结果分析66-67
• 第4章 结论与建议67-68
• 4.1 全文结论67
• 4.2 对后续实验的建议67-68
• 参考文献68-70
• 致谢70

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