苯酚与碳酸二甲酯合成碳酸二苯酯反应过程的研究

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碳酸二苯酯作为合成工程塑料的中间体,低毒、无污染,是一种重要的化工原料。本文采用苯酚与碳酸二甲酯酯交换法合成碳酸二苯酯,该方法较传统的光气法生产碳酸二苯酯更符合绿色生产的要求,具有广阔的发展前景。  苯酚与碳酸二甲酯合成碳酸二苯酯的反应分为两步,第一步:苯酚与碳酸二甲酯酯交换合成中间体甲基苯基碳酸酯(MPC),第二步:甲基苯基碳酸酯发生歧化反应合成碳酸二苯酯。首先,本文研究了合成MPC的反应。在反应物料比n(DMC)∶n(PhOH)=10∶1,螯合型钛酸酯催化剂加入量为0.28(w)%,反应初始压力为0.3MPa,反应时间为10h,搅拌转速为500r/min的条件下,苯酚转化率达到83.5%,甲基苯基碳酸酯选择性高于99%。该催化剂重复使用7次仍具有很好的稳定性。  其次,本文研究了甲基苯基碳酸酯的歧化反应。在反应压力为40kPa,反应温度为200℃,反应时间为3h,螯合型钛酸酯催化剂加入量为0.15(w)%的条件下,得到的MPC的转化率为92.5%,DPC的选择性为98.6%。  此外,本文研究了以螯合型钛酸酯为催化剂的酯交换反应和歧化反应的动力学。通过动力学计算得出,苯酚与DMC反应合成MPC的反应热△H=35.95kJ/mol,反应熵变△S=12.72J/(mol·K),正反应活化能为57.70kJ/mol,指前因子为2.70×103L/(mol·min),逆反应的活化能和指前因子分别为21.78kJ/mol和6.08×102L/(mol·min);MPC歧化反应合成DPC的反应热为△H=5.66kJ/mol,反应熵为△S=3.72J/(mol·K),正反应的活化能和指前因子分别为49.58kJ/mol和327.0L/(mol·min),逆反应活化能和指前因子是43.92kJ/mol和208.5L/(mol·min)。  最后,以Aspen Plus软件模拟酯交换合成MPC的反应精馏过程,采用NRTL物系方法,通过优化回流比、精馏速率、塔板持液量等操作条件,计算出MPC的收率为31.6%。
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