1、xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 1-氯丁烷的合成技術(shù) 院（系） 化工與環(huán)境學(xué)院 專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 學(xué) 號(hào) 0000000000 學(xué)生姓名 xxx 指導(dǎo)教師 xxx 起訖日期 2015.12.20-2015.5.15 設(shè)計(jì)地點(diǎn) xxxx學(xué)院 內(nèi)容摘要1-氯丁烷(又稱正丁基氯),是一種無(wú)色易燃的液體,幾乎不溶于水.是很重要的一元鹵代烷烴. 氯代烷烴是重要的有機(jī)化工中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥等各方擁有非常的作用.可用作合成驅(qū)蟲劑保泰松賽璐珞等藥物的原料，在有機(jī)合成中用作溶劑及合成中丁基化試劑合成月桂酸二丁基鋁、丁基纖維素等的原料，在這里我們運(yùn)用氯化氫氣體來(lái)合成氯代烷烴，不單單找到了氯化氫的利用問(wèn)

2、題，而且我們還收獲了很有價(jià)值的化工中間體。本文章對(duì)正丁醇的氯化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步在工藝上進(jìn)入深一步的探究，為氯化氫綠化的生產(chǎn)工業(yè)提供了有利的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及結(jié)論。本文章為了氯化氫氯代的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)的裝置探討了一項(xiàng)允許連續(xù)操作的實(shí)驗(yàn)裝置，其中它里面包括有恒溫油浴鍋、攪拌器、冷凝裝置、萃取和吸收等集成體系裝置。并且依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反應(yīng)物和產(chǎn)物物性出現(xiàn)的不同以及反應(yīng)本身的特點(diǎn)，來(lái)選擇不同的氯化裝置來(lái)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的氯化反應(yīng)以及相對(duì)應(yīng)的裝置。經(jīng)過(guò)對(duì)催化劑、反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度、溶劑等等因素的考究，在常壓下氯化氫氣體與正丁醇進(jìn)行氯代合成反應(yīng)的最佳工藝條件,反應(yīng)條件溫和，并減少了現(xiàn)有工藝路線的步驟.本文章的研究工藝以及

3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及裝置中，涉及到的一些實(shí)驗(yàn)原料不僅很容易得到，而且產(chǎn)品的收率也很高，也容易分離，更加地去實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的特點(diǎn)。 關(guān)鍵字：1氯丁烷、氯化氫、合成 The synthesis technology of 1-chlorobutaneinto1-chlorobutane(alsoknownasDingJilv),isacolorlessflammableliquid,almostinsolubleinwater.Itisanimportantelementofhalogenatedalkanes.Chloralkaneisanimportantintermediateinorganicchemi

4、calindustry,medicine,pesticideandsoonvariousaspectsassyntheticrepellents,phenylbutazoneCelluloiddrugssuchasrawmaterials,DingJiisusedasasolventandinthesynthesisofreagentsinsynthesisoflauricacidtwo,DingJilvDingJi,celluloseandotherrawmaterialsinorganicsynthesis,preparationofchloralkanewithhydrogenchlor

5、idegas,notonlysolvestheproblemofhydrogenchloride,butalsogotvaluablechemicalintermediates.Thechlorinationofn-butanolwereresearched,providesnecessarydatafortheindustrialproductionofgreenhydrogenchloride.Thispaperdesigned% KEYWORDS: 1-chlorobutane. hydrochloride.Synthetic目錄 第一章 緒論. .61.1氯丁烷烴以及主要應(yīng)用領(lǐng)域61.

6、2本研究主要內(nèi)容6 第二章 文獻(xiàn)綜述62.1 研究背景72.1.1 氯化氫的危害82.2 氯代烷烴的物化性質(zhì)82.2.1氯代烷烴的基本物理性質(zhì)9 第三章 1-氯丁烷的安全與防護(hù)1031危險(xiǎn)特性103.2 泄漏處置103.3操作注意事項(xiàng)10 第四章 氯代烷的合成方法114.1引言114.2氯代烷烴的合成方法114.2.1 利用醇制備11 第五章 1-氯丁烷的合成125.1引言125.2 . 1一氯丁烷合成原理1253 實(shí)驗(yàn)步驟135.4 實(shí)驗(yàn)操作145.5分析方法145.6 色譜分析原理14 第六章 結(jié)果與分析156.1引言156.2 催化劑對(duì)反應(yīng)的影響156.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響156.4

7、反應(yīng)中水的影響156.5 定性分析與定量分析16 第七章 結(jié)論17 參考文獻(xiàn)18 致謝19 第一章 緒論1.1氯丁烷烴以及主要應(yīng)用領(lǐng)域 1氯丁烷又名氯丁烷或正丁基，是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，氯代烷烴是重要的有機(jī)化工中間體，在醫(yī)藥工業(yè)中用作合成驅(qū)蟲劑和賽璐珞保泰松藥物的原料，在有機(jī)合成中用作溶劑及合成中丁基化試劑合成月桂酸二丁基鋁、丁基纖維素等的原料，還應(yīng)用于油脂、橡膠、天然樹脂、聚乙酸乙稀酸等，是合成陰離子聚合催化劑正丁基鋰（SBS）、月桂酸二丁基氧化錫（DBTO）、三丁基氧化錫（TBTO）和三丁基氟化錫的原料。 目前1-氯丁烷合成方法常見(jiàn)的有：綠化亞砜氯化法，氯化氫加壓氣體法、氯代烷烴的合成方法

8、、以及無(wú)水氯化鋅為催化劑，濃鹽的酸氯化法等。這些工藝產(chǎn)生的1-氯丁烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有98%左右，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的酸性的廢水，反應(yīng)過(guò)程中副反應(yīng)的產(chǎn)出有點(diǎn)多，即丁烯二丁基醚聚合樹脂。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)說(shuō)不適合進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)。 根據(jù)日前市場(chǎng)上對(duì)于1-氯丁烷的需求要求質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9%以上成品，其中運(yùn)用于來(lái)制備正丁基鋰的1-氯丁烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)要大于99.5%。對(duì)目前來(lái)講氯代烷烴類化合物擁有非常好的市場(chǎng)前景與未來(lái)，隨著氯代烷烴的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)上對(duì)于氯代烷烴的需求量是不斷的往上漲，尤其我國(guó)是近幾年對(duì)氯代烷烴等產(chǎn)品的需求量不斷的持續(xù)的增長(zhǎng)。因此，尋找更適合我們國(guó)家的氯代化烷烴類合成的工藝，他的意義極其的重大。1

9、.2本研究主要內(nèi)容本研究主要是利用氯化氫與正丁醇在催化劑的存在下加熱回流反應(yīng)，將反應(yīng)物用水洗滌、干燥、分餾、收集100102餾分即為成品，與此同時(shí)得到了富有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的精細(xì)有機(jī)中間體。 本研究需要得到合成上述產(chǎn)品比較適宜的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置，分析方法，反應(yīng)條件、以及合適的分離條件。為其工業(yè)化的生產(chǎn)提供了有用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。第二章 文獻(xiàn)綜述2.1 研究背景 氯化氫的來(lái)源渠道非常的多，在石油化工廠、氯堿廠、農(nóng)藥廠、鎂廠、運(yùn)用鹽酸為原料的一些化工廠以及濕法冶金廠等企業(yè)是產(chǎn)生氯化氫廢氣的主要領(lǐng)地。在鹽酸的生產(chǎn)過(guò)程中和鹽酸存儲(chǔ)以及鹽酸運(yùn)輸過(guò)程中，再加上在鹽酸酸洗槽清洗金屬的過(guò)程中，以及制造化肥、藥品、染料、電池、陶

10、瓷的工藝生產(chǎn)過(guò)程中都有氯化氫氣體產(chǎn)生。 所以我國(guó)在治理氯化氫廢氣窗戶里這方面，我國(guó)還是比較的不成熟，在大力推廣和發(fā)展綠色化學(xué)的同時(shí)，我們更應(yīng)該提高技術(shù)的水平，完善好設(shè)備的運(yùn)用與裝置，增強(qiáng)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)用，尤其是在綜合利用方面，增大氯化氫的廢氣的資源化，同時(shí)在防治污染的同時(shí)，來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)上的高的效益。 2.1.1 氯化氫的危害 氯化氫氣體是無(wú)色，并且有刺激性氣味的氣體，常溫下以鹽酸煙霧的狀態(tài)存在著，因?yàn)槁然瘹湓诳諝庵杏龅剿菀兹苡谄渲?。其沸點(diǎn)-85.0，熔點(diǎn)-114.2摩爾質(zhì)量是36.46，蒸汽密度是1.639g/L。干燥的氯化氫氣體不活潑，沒(méi)有腐蝕性，與金屬不反應(yīng)，氯化氫可以與一些活性較強(qiáng)的粉

11、末狀的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并釋放出氫氣。并且易溶于水，并有較強(qiáng)的腐蝕性。當(dāng)遇氰化物時(shí)將會(huì)產(chǎn)生氰化氫氣體，并伴有劇毒。它也可以溶于乙醇和乙醚等溶劑中，稱其水溶液稱為鹽酸。 空氣和水蒸汽遇到干燥的氯化氫氣體就會(huì)形成鹽酸霧。但這些酸霧對(duì)眼睛和呼吸道粘膜具有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕的作用，所以會(huì)容易損毀器具。當(dāng)人類接觸到氯化氫氣體時(shí)如果出現(xiàn)胸悶、頭痛、眼痛、咳嗽、頭昏、咳血、惡心、聲音嘶啞、胸悶、呼吸困難、胸痛等現(xiàn)象時(shí)以代表急性中毒。嚴(yán)重的話會(huì)蔓延成肺炎、肺水腫等病害。以及眼角膜會(huì)潰瘍看不清。皮膚如果直接接觸會(huì)出現(xiàn)一些紅色大量的小丘疹以及附有脹痛感。對(duì)于一些比較長(zhǎng)時(shí)間的去接觸較高濃度的氯化氫氣體的人可導(dǎo)致慢性

12、支氣管炎、胃腸功能障礙以及牙齒酸蝕癥等。 在工業(yè)生產(chǎn)中氯化氫氣體的排放也是造成我國(guó)大氣污染的一個(gè)很重要的原因之一。當(dāng)氯化氫廢氣步入大氣中時(shí)，經(jīng)慢慢的擴(kuò)散后，降水在對(duì)流層對(duì)其進(jìn)行了清除，對(duì)于湖泊，森林、以及建筑藝術(shù)等資源進(jìn)行了嚴(yán)重的損害，并且還對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，人類美好的生存環(huán)境以及人類的身心健康都造成了極大的傷害。因此，工業(yè)廢氣中氯化氫氣體的治理是很有必要的。 2.1.2 氯化氫的制備方法目前，工業(yè)上是通過(guò)在濃硫酸溶液中中緩慢滴入濃鹽酸來(lái)獲取干燥的氯化氫的，經(jīng)過(guò)濃硫酸干燥和一個(gè)緩沖罐緩沖就可以了。但是因?yàn)槁然c與濃硫酸混合之后得到的混合物是很堅(jiān)硬的，所以這個(gè)方法是不適宜的；大規(guī)模的工業(yè)制造方法是

13、通過(guò)電解氯化鈉溶液產(chǎn)生氫氣和氯氣，然后再合成爐中燃燒生成氯化氫氣體，若需求量較小可以向氯堿廠購(gòu)買鹽酸溶液（31%），然后氣提產(chǎn)生氯化氫氣體，在通過(guò)濃硫酸或冷凍干燥產(chǎn)生干燥的氯化氫氣體即可;工業(yè)生產(chǎn)中常用濃鹽酸，用氯磺酸滴加到鹽酸中，再用濃硫酸干燥。2.2 氯代烷烴的物化性質(zhì)2.2.1氯代烷烴的基本物理性質(zhì)名稱分子結(jié)構(gòu)分子式分子量密度（g/cm3）熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）1-氯丁烷ch（ch2）3clC4h9cl930.89-12378 在常溫常壓下，常見(jiàn)的一些一元鹵烷大部分都是液體的狀態(tài)，可是溴甲烷與氯甲烷以及氯乙烷等均是氣體之外，C15以上的鹵烷均是固體。同一烴基的鹵烷，氯烷的相對(duì)密度最小，碘烷的相

14、對(duì)密度最大。鹵代烷在水中不容易溶解，但是在醇、醚、烴等的有機(jī)溶劑中很容易溶解。2.2.2氯代烷烴的化學(xué)性質(zhì) 取代反應(yīng) RO ROR NO2 RONO CN RX RCN NH2 RNH2 SH RSH SCN RSCN 常見(jiàn)的取代反應(yīng)如下：(A) 水解 當(dāng)鹵代烷遇到強(qiáng)堿水溶液時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行水解生成醇，稱為水解反應(yīng)，其反應(yīng)是可逆的。 RX+H2O NaOH ROH+HX 一般在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中一些比較復(fù)雜的分子要引入一個(gè)羥基要比引入一個(gè)鹵素原子困難?？梢允紫纫臌u素原子，其后再進(jìn)行水解反應(yīng)來(lái)將羥基引入。（B） 與醇鈉的作用 鹵代烷與醇鈉在與之相對(duì)應(yīng)的醇的溶液中進(jìn)行反應(yīng)，烷氧基（-OR）取代

15、了鹵原子反應(yīng)生成醚 RX+RONa+ ROR+NaX 該反應(yīng)中的鹵代烷烴應(yīng)使用伯鹵代烷烴，那是因?yàn)楫?dāng)叔鹵代烷遇到醇鈉時(shí)會(huì)發(fā)生消除反應(yīng)，主要的產(chǎn)物是烯烴。此反應(yīng)是在無(wú)水條件下進(jìn)行的。（C） 與氰化鈉作用 鹵代烷在醇溶液的存在下可以與氰化鈉或（氰化鉀）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中是氰基（CN）取代了鹵原子后生成了腈（RCN）。 RX+Na+CN RCN+Na+X- 當(dāng)鹵代烷轉(zhuǎn)變成腈后，在有機(jī)合成中這是增長(zhǎng)碳鏈的很好的辦法之一。因?yàn)榉肿渔溨卸嗔艘粋€(gè)碳原子。此外，也可利用氰基來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)槿玺然?、酰胺基等官能團(tuán)，。但由于氰化鈉有劇毒，因此它的應(yīng)用受到很大的限制。（D）與氨作用 過(guò)量的氨遇到鹵代烷時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反

16、應(yīng)中氨基（NH2）取代了鹵原子從而可以從中制取到伯氨。 RX+NH3 RNH2.HX NH3 + RNH2+NH4X(E)與硝酸銀作用 在乙醇溶液的存在下，當(dāng)鹵代烷遇到硝酸銀時(shí)會(huì)反生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)會(huì)生成硝酸酯和鹵化銀的沉淀。 RX+Ag+NO3- + C2H5OH RONO2+AgX 此反應(yīng)可以用于對(duì)鹵代烷的分析鑒定。 消除反應(yīng)（A） 脫鹵化氫 鹵代烷和氫氧化鈉的乙醇溶液共熱時(shí)，主要反應(yīng)是鹵原子被羥基取代的反應(yīng)生成醇，而與強(qiáng)堿的濃醇溶液共熱時(shí)，主要發(fā)生脫去一分子鹵化氫的消除反應(yīng)生成烯烴。 C C +Zn 乙醇 C=C +ZnX2 X X （B） 脫鹵素 在乙酸或乙醇溶液中鄰二鹵代烷與鋅粉或鎳粉

17、的情況下，鄰二鹵化物更能脫去鹵素生成烯烴。與金屬作用 鹵代烷能與Li，Na，Cu，Mg，Al等金屬作用生成一類分子中含碳-金屬鍵的化合物，稱為有機(jī)金屬化合物或金屬有機(jī)化合物。用R-M表示。（A）與金屬鋰作用 金屬鋰與鹵代烷在惰性溶劑中反應(yīng)生成烷基鋰。生成的烷基鋰是一種有機(jī)溶劑，因?yàn)橛袡C(jī)鋰試劑的活性很大，所以人們對(duì)其越來(lái)越重視。（B）與鎂作用 一鹵代烷烴與金屬鎂在絕對(duì)乙醚（無(wú)水、無(wú)醇的乙醚）中反應(yīng)，生成烷基鹵化鎂-可以溶于乙醚中,不需要分離可直接用于各種合成的反應(yīng). RX +Mg 絕對(duì)乙醚 RMg+HX 烴基鹵化鎂又稱格利雅試劑.(RMgX).格利雅試劑具有非常的活潑化學(xué)性質(zhì)，能與活潑的氫化合物

18、進(jìn)行定量的反應(yīng),還可以跟醛、酮和二氧化碳等很多種試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成醇、羧酸等與其相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物.所以,格利雅試劑在有機(jī)合成中具有非常廣泛的作用.第三章 1-氯丁烷的安全與防護(hù)31危險(xiǎn)特性 1-氯丁烷的蒸汽與空氣可以形成爆炸性的混合物，還可以與氧化劑發(fā)生劇烈的反應(yīng)。當(dāng)遇到高的溫度和熱溫及明火時(shí)都能引起燃燒甚至?xí)l(fā)生爆炸。如果碰到在高熱的條件下，因在容器內(nèi)的壓力會(huì)不斷的增加，就會(huì)導(dǎo)致開裂和發(fā)生爆炸的險(xiǎn)境。1-氯丁烷經(jīng)過(guò)燃燒后的分解產(chǎn)物是：一氧化碳、二氧化碳、氯化氫以及光氣等。強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)堿是1-氯丁烷不可接觸的化合物，并且聚合后會(huì)很危險(xiǎn)所以堅(jiān)決不能出現(xiàn)。 當(dāng)1-氯丁烷發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以通過(guò)泡沫滅火器

19、，和常用的滅火器以及沙土進(jìn)行滅火。1-氯丁烷是有毒性的，當(dāng)1-氯丁烷進(jìn)行加熱分解時(shí)，可產(chǎn)生光氣，應(yīng)避免吸入口服或經(jīng)皮膚吸收都對(duì)身體有損害，當(dāng)吸入1-氯丁烷的濃度較高時(shí)可引起人體不適，如頭暈倦睡甚至導(dǎo)致昏迷。1-氯丁烷對(duì)人的眼睛和皮膚有輕度的刺激性，攝入會(huì)引起惡心嘔吐腹部不適以及腹瀉等影響。我們可以進(jìn)行急救措施來(lái)減輕對(duì)身體的傷害，當(dāng)不小心沾染到我們的皮膚時(shí)，迅速的脫去被污染的衣物，隨機(jī)迅速用清水來(lái)為其沖洗；當(dāng)攝入眼睛時(shí)要迅速翻開眼睛，并且用大量的清水或者生理鹽水為其沖洗;當(dāng)我們?nèi)梭w吸入時(shí)要迅速將受害者脫離現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送到空氣比較新鮮的地方，為其呼吸保持通暢，若呼吸困難以及呼吸停止時(shí)，要立即進(jìn)行人工呼吸

20、給予輸氧并要及時(shí)的進(jìn)行就醫(yī)，當(dāng)食入時(shí)要為其給與充足的的溫水來(lái)進(jìn)行催吐，并及時(shí)送去醫(yī)院。防護(hù)措施生產(chǎn)過(guò)程中密封，加強(qiáng)通風(fēng)，進(jìn)入車間前必須帶好防護(hù)口罩和防護(hù)手套。切記在工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙，注意監(jiān)測(cè)毒物，注意個(gè)人的衛(wèi)生清潔等措施。3.2 泄漏處置 當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，應(yīng)迅速的將被污染的人員進(jìn)行撤離并放置在較安全的場(chǎng)地內(nèi)，并及時(shí)進(jìn)行隔離，為了避免其他人員被感染。并及時(shí)的切斷電源，并對(duì)施救人員做好安全防護(hù)措施佩戴好自給正壓式呼吸器，穿上防靜電的工作服，并且盡可能的切斷泄漏源，防止污染源流入下水道，排洪溝等限制性的地方。 小量泄漏時(shí)用活性炭或者一些惰性材料進(jìn)行吸收，建造一些圍堤也可以挖坑進(jìn)行回收。也可以用一些泡沫

21、之類的東西將其蓋住，用來(lái)降低蒸汽帶來(lái)的災(zāi)害。也可以通過(guò)運(yùn)用防爆泵將其轉(zhuǎn)移到槽車以及專門用來(lái)收集的容器內(nèi)，來(lái)進(jìn)行回收或運(yùn)送到廢物處理的場(chǎng)所進(jìn)行處置。3.3操作注意事項(xiàng) 在生產(chǎn)車間內(nèi)密封操作并時(shí)刻做好通風(fēng)，并且使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。操作人員必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)，并嚴(yán)格的遵守其操作的流程規(guī)程，做到進(jìn)車間前做好一切的安全防護(hù)措施，為操作人員的安全做好最好的準(zhǔn)備。并嚴(yán)格遵守遠(yuǎn)離火種、熱源，以及在工作的場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。第四章 氯代烷的合成方法4.1引言 因?yàn)辂u素取代了烴類分子中氫原子后得到的從產(chǎn)物，稱其為鹵代烴，簡(jiǎn)稱鹵烴。因?yàn)辂u素氟、氯、溴、碘中氟氟元素的性質(zhì)很特殊，所以鹵代烴一般是指氯代烴、溴代

22、烴、碘代烴，不含氟代烴。 在鹵代烴分子中，鹵原子是官能團(tuán)。鹵烴可主要分成鹵代烷烴、鹵代芳烴、鹵代烯烴等。如果按其鹵代烷分子中鹵原子的個(gè)數(shù)，還可以分成一元鹵烴、二元鹵烴和三元鹵烴等多鹵代烴。還有按照鹵原子與碳原子相連的不同，鹵代烴又可以分成叔鹵代烴、仲鹵代烴和伯鹵代烴。4.2氯代烷烴的合成方法4.2.1 利用醇制備無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室還是工業(yè)上都可以采用最普遍的方法來(lái)制備鹵代烷，即是鹵素原子取代了醇分子中的羥基得到的相應(yīng)的鹵代烷。（A）綠化亞砜氯化法 把亞硫酰氯（又稱綠化亞砜）作為試劑，醇的羥基可被氯置換。因氫鹵酸與醇作用來(lái)制備鹵代烷是一可逆反應(yīng)，反應(yīng)中生成的水與鹵代烷再還原為醇，其本反應(yīng)的好處不僅產(chǎn)量

23、高而且反應(yīng)的速度也快，其氯化氫、二氧化硫都是副產(chǎn)物氣體。 ROH+SOCl2 RCl+SO2 +HCl因其溴化亞砜不穩(wěn)定很難得到，所以此反應(yīng)只是實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)上制取氯代烷常用的方法之一。（B）濃鹽的酸氯化法 醇與氫鹵酸作用后生成鹵代烷和水，本反應(yīng)也是一可逆的反應(yīng)，可以利用增加反應(yīng)物的濃度以及除去反應(yīng)過(guò)程所生成的水來(lái)達(dá)到提高鹵代烷的產(chǎn)率的目的。一般氯代烷的制備是將濃鹽酸和醇在無(wú)水氯化鋅的條件下制得的。 ROH+HCl RCl+H2O(C)醇與鹵化磷 制備溴代烷和碘代烷的常用方法之一是把醇與溴、碘或赤磷進(jìn)行共熱，鹵素與赤磷發(fā)生反應(yīng)生成PX3，然后醇與三鹵化磷作用生成鹵代烷。但伯醇與三氯化磷作用時(shí)，常

24、常因?yàn)楦狈磻?yīng)生成的亞磷酸酯，從而導(dǎo)致生成氯代烷的產(chǎn)率一般不高，不超過(guò)50%因此從伯醇制取氯代烷時(shí)，一般采用五氯化磷： ROH+PCl5 RCl+POCl3+HCl4.2.2 烷烴的鹵代 烷烴在光和高溫的條件下，可以與鹵素直接發(fā)生鹵代反應(yīng)。那是因?yàn)辂u素原子可以取代烷烴分子中任何一個(gè)碳原子上的氫原子，所以常常得到的是一元或者是多元的鹵代烴的混合物。此反應(yīng)在工業(yè)上有所應(yīng)用，但是在實(shí)驗(yàn)室一般都用來(lái)對(duì)烯丙基鹵代物和苯甲基鹵代物的制取。4.2.3不飽和烴加成氯化法 不飽和烴可以與鹵化氫或鹵素加成，生成鹵代烷。在烯烴中可以直接通入干燥的氯化氫氣體后，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稱其為加成反應(yīng)，還可以在含有合適的極性溶劑

25、中進(jìn)行反應(yīng)，因?yàn)榉菢O性的烯烴和極性氯化氫兩者都可以溶于這些溶劑中，但在烯烴加成時(shí)需要更多的時(shí)間，需采用催化劑及嚴(yán)格的條件。通過(guò)對(duì)比以上的合成方法，此次研究認(rèn)為其中氯化氫的方法的收率是比較高的，具有綜合的利用價(jià)值，而且還綠色環(huán)保，其中反應(yīng)流程得到了有價(jià)值的化工產(chǎn)品，其次也充分利用了副產(chǎn)物氯化氫的有效途徑。對(duì)于當(dāng)前來(lái)講其工藝流程的路線具有較好的實(shí)用價(jià)值。第五章 1-氯丁烷的合成5.1引言本文字的主要研究的內(nèi)容是 以正丁醇和氯化氫為原料，來(lái)催化合成1-氯丁烷的實(shí)驗(yàn)。合成1一氯丁烷的方法有: 在常溫下正丁醇在酸和離子液體制備氯代烷烴，其中產(chǎn)物的分離是通過(guò)萃取來(lái)進(jìn)行。 醇上的羥基可以與a一氯乙烯胺類上的

26、氯來(lái)兌換一下，從而生成氯代烷烴，在室溫下反應(yīng)條件溫和正丁醇轉(zhuǎn)變?yōu)?-氯丁烷的收率是97%，這不失為一個(gè)氯化的方法。 正丁醇，四氯化碳，三苯基磷反應(yīng)生成氯代烷烴后，反應(yīng)生成的三苯基氧化物還沒(méi)有很好的辦法進(jìn)行分離，再加上原料的成本相對(duì)來(lái)講有點(diǎn)昂貴。 正丁醇，十六烷基三甲基浪化按，37%的鹽酸在回流條件下反應(yīng)經(jīng)過(guò)16h后進(jìn)行冷卻，有機(jī)相分離，水相多次進(jìn)行提取運(yùn)用的是石油醚，然后進(jìn)行合并有機(jī)相，用10%的碳酸鈉溶液進(jìn)行洗滌并干燥，減壓回收溶劑，精餾得到產(chǎn)品，收率88%。這個(gè)方法采用相轉(zhuǎn)移催化劑，讓反應(yīng)歷程均相進(jìn)行，從而大道理提高產(chǎn)品的收率的目的。本章文獻(xiàn)建立了反應(yīng)精餾的裝置。利用氯化氫氣體和正丁醇在常

27、壓條件下進(jìn)行反應(yīng)合成1-氯丁烷，對(duì)催化劑、反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響進(jìn)行了深入研究。通過(guò)以上文獻(xiàn)的報(bào)道的了解，它們相應(yīng)的存在著一些問(wèn)題，比如催化劑的來(lái)源渠道如何，反應(yīng)條件的難易程度，經(jīng)濟(jì)成本的高低。通過(guò)對(duì)以上多方面的具體分析和以往實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本研究采用了過(guò)程集成的反應(yīng)裝置，通過(guò)選用比較便宜的氯化劑氯化氫來(lái)進(jìn)行氯化，同時(shí)優(yōu)化一下反應(yīng)的條件，以及適宜催化劑的選擇也進(jìn)行了研究。達(dá)到提高了產(chǎn)品的收率目的。5.2 . 1一氯丁烷合成原理 在鹵代烷分子中,碳原子是sp3雜化的,其中利用了一個(gè)SP3雜化軌道與其鹵原子中的一個(gè)軌道在兩個(gè)原子核的連線之間相互的交蓋,形成了一個(gè)C-X 鍵,因?yàn)樘荚拥碾娯?fù)性相比較

28、鹵素原子的電負(fù)性來(lái)說(shuō)小了很多,C-X鍵一個(gè)極性共價(jià)鍵,是比較容易去斷裂的,可以使鹵代烷發(fā)生很多種化學(xué)反應(yīng),從而可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌挠袡C(jī)化合物,因此鹵代烷以及衍生物在有機(jī)合成上具有非常重要的意義. 在攪拌器恒溫油浴鍋、冷凝裝置、吸收和萃取的一系列的體系中，可以根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物與產(chǎn)物之間物性的不同點(diǎn)以及反應(yīng)本身的特性的不同，來(lái)選擇不同的氯化裝置來(lái)進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)的氯化反應(yīng)裝置。通過(guò)對(duì)反應(yīng)時(shí)間、催化劑、反應(yīng)溫度、以及溶劑等等的因素的研究，正丁醇與氯化氫氣體在常壓下進(jìn)行氯代反應(yīng)進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，來(lái)合成1-氯丁烷，我們選用的催化劑是樹脂，分子篩以及ZSM-5作為實(shí)驗(yàn)的催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)的結(jié)果與結(jié)論來(lái)選擇

29、最合適的催化劑。此化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)親和取代的反應(yīng)，醇的親核取代反應(yīng)在酸催化劑條件存在下能使反應(yīng)的進(jìn)行更加迅速，用酸催化的原理是因?yàn)樗岷土u基之間的結(jié)合能夠形成了基團(tuán)可以很好的分離出去，所以達(dá)到了加速反應(yīng)進(jìn)行的目的。正丁醇與鹽酸在催化劑樹脂的存在下加熱保溫回流進(jìn)行反應(yīng),將反應(yīng)物用水洗滌、干燥、分餾、收集100的餾分5.2.1 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)方程式(1).主反應(yīng)CH3CH2CH2CH2OH+HCL CH3CH2CH2CH2CL+H2O(2)副反應(yīng)CH3CH2CH2CH2OH+HCL CH3CHCLCH2CH3+H2O2C4H9OH C4H9OC4H953 實(shí)驗(yàn)步驟 反應(yīng)裝置為自己設(shè)計(jì)，如圖5-1

30、5.4 實(shí)驗(yàn)操作 向500mL的三口燒瓶中加入0.5moL的正丁醇36,78g，3.01g的強(qiáng)堿性樹脂，緩慢的加入1moL（20%）的鹽酸104.74g與82.25g的水然后開始進(jìn)行加熱并攪拌，通過(guò)恒溫油鍋來(lái)控制溫度在100攝氏度進(jìn)行保溫回流大約3個(gè)小時(shí)后收集管內(nèi)出現(xiàn)的油層。反應(yīng)過(guò)程中，要把洗滌液不斷的放在反應(yīng)釜中，即生成粗產(chǎn)物。然后將粗產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的精餾。向500mL的三口燒瓶中加入0.5moL的正丁醇36.88g，3.03g的分子篩，緩慢的加入1moL（20%）的鹽酸105.28g與85.62g的水然后開始進(jìn)行加熱并攪拌，通過(guò)恒溫油鍋來(lái)控制溫度在84攝氏度進(jìn)行保溫回流大約3個(gè)小時(shí)后收集管

31、內(nèi)出現(xiàn)的油層 向500mL的三口燒瓶中加入0.5moL的正丁醇36.95g，2.99g的ZSM-5，緩慢的加入1moL（20%）的鹽酸104.50g與82.26g的水然后開始進(jìn)行加熱并攪拌，通過(guò)恒溫油鍋來(lái)控制溫度在102攝氏度進(jìn)行保溫回流大約3個(gè)小時(shí)后收集管內(nèi)出現(xiàn)的油層離因?yàn)樾枰蛛x的物質(zhì)之間的沸點(diǎn)相差很大，所以可以通過(guò)利用甲苯進(jìn)行簡(jiǎn)單的萃取進(jìn)行分離，也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的精餾過(guò)程就可以獲取高純度的1-氯丁烷。要想獲取高純度的副產(chǎn)物時(shí)可以通過(guò)當(dāng)增大反應(yīng)物的用量來(lái)達(dá)到想要的目的，副產(chǎn)物即正丁基醚。5.5分析方法運(yùn)用氣相色譜儀(又稱GC)運(yùn)用組分的計(jì)算方法為面積歸一法來(lái)對(duì)原料以及產(chǎn)品進(jìn)行定量的分析;色譜

32、儀型號(hào):CN61M/SF6-SPLLL；色譜柱:長(zhǎng) 37m ；內(nèi)徑0.28mm；檢測(cè)器：離子化氫焰；載氣：N2；燃燒氣：氫氣或氦氣；進(jìn)樣溫度：220；檢測(cè)溫度：230；柱溫：55255攝氏度，初始溫度1.5min，升溫速率為10.0攝氏度每分鐘；5.6 色譜分析原理 氣象色譜儀是以氣體為載氣作為流動(dòng)相，色譜柱內(nèi)的樣品是由載氣帶入的，樣品中各個(gè)組分在色譜柱中的流動(dòng)相和固定相間分配或吸附系數(shù)有所不同，在載氣的沖洗存在下，樣品中各個(gè)組分在兩相間作反復(fù)的多次的進(jìn)行分配，使其各個(gè)組分在色譜柱中得到了分離然后用用接在柱后的檢測(cè)器中，并根據(jù)樣品中的組分以及組分濃度，可以將組分按著順序檢測(cè)出來(lái)。第六章 結(jié)果與

33、分第析6.1引言因?yàn)辂u素原子可以與很多的官能團(tuán)進(jìn)行置換。比如有機(jī)分子中的碳原子相連的羧基、羥基、磺酸基、以及其他的鹵素原子等，因此本作者運(yùn)用正丁醇與氯化氫進(jìn)行了氯置換反應(yīng)：即 C4H9OH+HcL C4H9CL+H2O 作者運(yùn)用反應(yīng)精餾的技術(shù)，通過(guò)將水的移走，來(lái)達(dá)到可以讓反應(yīng)產(chǎn)物盡快的離開反應(yīng)的區(qū)域。本論文重點(diǎn)對(duì)催化劑，反應(yīng)溫度等因素對(duì)反應(yīng)的影響進(jìn)行進(jìn)一步研究。6.2 催化劑對(duì)反應(yīng)的影響 催化劑種類 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 反應(yīng)時(shí)間 收率無(wú)催化劑 反應(yīng)柔和 18 81.26%強(qiáng)堿性樹脂 溶液近乎無(wú)色，反應(yīng)平緩 7 82.4%分子篩 反應(yīng)稍微暗黃，吸收平緩 8 65.86%ZSM-5 反應(yīng)液稍有點(diǎn)黃，吸收平緩

34、 8 74.32% 從上表中不難看出，在沒(méi)有催化劑的情況下反應(yīng)很慢酸性的催化劑表達(dá)的不是很明顯，因?yàn)闀?huì)有脫水的現(xiàn)象會(huì)形成烯烴，從而導(dǎo)致了產(chǎn)品的收率很低，與此同時(shí)對(duì)于回收來(lái)講，氯化鋅會(huì)引起釜液中會(huì)出現(xiàn)一些高沸物，所以會(huì)利用蒸發(fā)來(lái)為其提濃，由于一些油狀物會(huì)在液體的外表面蓋滿，從而導(dǎo)致了在蒸發(fā)濃縮的過(guò)程會(huì)阻止水的蒸發(fā)，對(duì)于濃縮的下一步進(jìn)行了阻礙。這現(xiàn)象導(dǎo)致了使用后的含氯化鋅廢液不能進(jìn)行二次使用。 堿性的催化劑表現(xiàn)效果較好，并且較容易開回收繼續(xù)套用，強(qiáng)堿性樹脂來(lái)做催化劑時(shí)，隨后分離的過(guò)程相對(duì)來(lái)講很簡(jiǎn)單，可以直接的將鹽酸從副產(chǎn)物中釋放出來(lái)，所以由此可見(jiàn)，強(qiáng)堿性樹脂是最合適的催化劑。6.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)

35、的影響 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)強(qiáng)堿性樹脂的用量與反應(yīng)時(shí)間的影響進(jìn)行了深入研究，可以得出反應(yīng)前期隨著催化劑用量的增大，其反應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的減小一點(diǎn)，可是一味的增大催化劑的用量反而會(huì)適得其反，對(duì)反應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有一絲的影響。原因也許是，氯化氫的釋放速率和氯化氫的反應(yīng)速率在一定量催化劑的條件下達(dá)到了平衡的狀態(tài)，因此沒(méi)有必要去使用過(guò)多的催化劑，此時(shí)已失去了催化劑的任何用意。6.4反應(yīng)中水的影響因?yàn)檎〈寂c氯化氫氣體的反應(yīng)是可逆的反應(yīng)，如果其中正丁醇和氯化氫氣體中的任何一個(gè)過(guò)量，并不斷地將產(chǎn)物或生成的水從反應(yīng)體系中移走，為了讓少量煩人水可以得到很好地分離，我們可以在在塔頂處安裝一套油水分離

36、器，從而增強(qiáng)了塔頂?shù)幕亓餍Ч?.5 定性分析與定量分析利用了雙柱純樣保留值得定性，以及根據(jù)組分的峰面積與含量呈線性關(guān)系，測(cè)定結(jié)果如下圖，圖一是無(wú)催化劑溶液，依次是催化劑強(qiáng)酸性樹脂、分子篩和ZSM-5催化劑。 圖1 無(wú)催化劑時(shí)組分的峰面積與含量關(guān)系 圖2 催化劑強(qiáng)酸性樹脂時(shí)組分的峰面積與含量關(guān)系 圖3 分子篩和ZSM-5催化劑時(shí)組分的峰面積與含量關(guān)系第七章 結(jié)論1、根據(jù)反應(yīng)中反應(yīng)物與產(chǎn)物的物理和化學(xué)等物性的特點(diǎn)，來(lái)為反應(yīng)裝置選擇合適的方式。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了準(zhǔn)確信息，找到了最適宜的催化劑和適宜的催化劑的用量的多少，更好的確認(rèn)到使用強(qiáng)堿性樹脂催化劑使其分離更加方便。3、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以通過(guò)改變

37、實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件來(lái)控制反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物的生成情況。4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)的研究可以得到更適宜的工藝條件，反應(yīng)采用精餾技術(shù)，氯化氫氣體與正丁醇在常壓條件下發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行氯代反應(yīng)，連續(xù)合成1-氯丁烷，選用強(qiáng)堿性樹脂為催化劑，其最佳的反應(yīng)條件是：100mL正丁基醇與100mL30%的鹽酸，15g強(qiáng)堿性樹脂，在84攝氏度，反應(yīng)5小時(shí)，粗產(chǎn)物經(jīng)過(guò)精餾，得到純度大于99%，其收率是87.8%。（以1-氯丁烷計(jì)算）參考文獻(xiàn)1邱滔，范正明，田華，合成1-氯丁烷新技術(shù)精細(xì)化工M，2004，21( 8 ) ，637-638.2黃慧，柳金章，李嘉路等.1-氯辛烷的合成研究.化學(xué)工程師，2003年，第4期，10-11.3吳明書，張

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