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有机化工溶剂精选(九篇)

有机化工溶剂

第1篇:有机化工溶剂范文

于是环境友好型的绿色化学应运而生。

环境友好溶剂是分子水平上的重点。化工领域分子水平需要使用计算机技术进行精密的分子设计及溶剂选择。因此,使用计算机技术在惊醒实验的设计时不仅仅要考虑到环境友好溶剂的分离性,同时还要考虑到这些溶剂对环境各个方面的影响。

一、对环境友好溶剂的实验测定筛选的方法。

1.使用平衡釜法进行溶剂实验

实验必须选择在特定的条件下,首先要依据对以往实验的经验来选定一组候选的实验溶剂,然后将利用使用气液平衡装置逐一的对候选溶剂中的样品进行测定,对样品中的待分离体系在各个环境友好溶剂萃取液中的气液平衡数据进行记录和测定,并且要注意对样品的体系轻重与关键组之间相对的挥发度,选择测试数值优秀的溶剂样品,最后使用实验室所具备的小型精馏塔上对测验样品进行验证。平衡釜实验法在环境友好溶剂的实验中具有的优点是数据的检测非常直接可靠,能够给检测人员带来最直观的测验结果。

2.使用惰性气体进行环境友好溶剂的实验

将拥有稳定流速的惰性气体通入气体平衡釜里,让釜内已被无限稀释了的溶剂与通入的惰性气体完全接触,溶剂的组分被汽相化,如果容器中测量出的液相与汽相能够达到平衡,再测定汽相的组成跟随惰性气体通入时变化的速率来进行计算得出γ。使用这种气提法来进行测定,实验的数据误差都能够控制在3%以下,如烷烃和烯烃以及醇类等24种环境友好型溶剂都能得到稳定的实验数据。使用惰性气提法来进行试验的缺点是对实验所使用的设备要求过高,许多地方无法进行普及因此成本比较高昂,测定的过程非常复杂,对能够进行试验的人员素质及水平也有较高的要求。

3.使用活度系数法进行实验

活度系数法指的是通过对各种精馏物系中的关键组分精确计算出其在各种溶剂中准确的活度系数值,从这些得出的准确值中对各个候选溶剂的相对挥发度数以及溶剂溶解度的参数等进行合理的推断,然后在经过对各个候选样品的比较从中选出最适合的环境友好溶剂。

这种方法进行细分时分为有限和无限活动系数法。在这其中无限活度系数法指的是:对候选检测的环境友好溶剂在被无限稀释溶质中的无限稀释活度系数运用简单的实验经验以及运算公式对其进行预测,再利用溶剂测定出的无限稀释活度系数来进行计算,得出候选溶剂的相对挥发度,最后通过对相互挥发度数比较从中选出最适合的环境友好溶剂。在测定中一般使用较多的是PDD方法以及溶剂溶解度参数法。在运用PDD方法来对候选溶剂的无限稀释活度系数进行合理预测时,不但要考虑到溶剂中碳原子数对其的影响,而且还要考虑化合物中在支链上的碳原子数和上面不同种类的碳原子数以及极性基团对γ的造成的影响,使用这种方法时有太多需要考虑方程式数目,因此不具备广泛的适用性。另外一种溶解度参数法是对溶剂的无限稀释活度系数运用纯组分的性质来进行预测的一种方法。这种方法能够用于测定各种极性或者非极性的物质。使用溶解度参数大的优点是,对候选溶剂的预测的结果相对比较准确;而缺点则是测定后参数的数据库建设不完备,无法很快的从中进行鉴别,这样的情况对溶解参数法的推广应用造成了很大的限制和阻碍。

有限活度系数法主要指的是ASOG方法(英文名位Analytical Solutions of Groups Method)和UNIFAC的方法。其中以UNIFAC的方法得到了最广泛的应用。UNIFAC方法又称作‘UNIFAC基团贡献法’,这种方法最早是在1975年由Fredenslund等人提出的一种新的测定法。在其后的研究发展中,各国的科学家们又对这种方法进行了不断的修订和内容上的补充,在原有的基团上增加新的基团,对原先缺少的交互作用参数进行了完善的增补,并且将温度对交互作用参数的影响纳入了方法的考虑中等等。目前UNIFAC基团贡献法对活度系数具有非常良好的预测效果,对无限稀释的活度系数也可以运用UNIFAC模型进行预测。现如今使用的的计算机辅助设计对环境友好溶剂的萃取大部分也是以UNIFAC贡献法为基础建立起来的。

二、运用计算机对溶剂进行选择

1.溶剂筛选的优化

运用计算机能够优化的方法,对现拥有的众多候选溶剂进行测定和评判,从中筛选出指标最优的溶剂。有两种方法经常被人们使用。第一种,计算机的人工神经网络(简称ANN)。这是一种极为复杂拥有并行的非线性的动力学系统,并不需要依赖十分精确的数学模型,其具有很强的自行适应能力来对非线性秉性学习进行学习和判断。使用计算机的人工神经网络和活性系数关系(简称QSAR)相互结合,建立起的模型能够针对各种物质的理化性质进行进一步的预测。第二种,使用模糊综合评价的方法对环境友好溶剂进行筛选测定。利用计算机应用最大隶属原理与模糊变换原理,对被评价事物的各个相关因素进行全面的考虑,对那些极为复杂的难以通过精确化的系统给予综合性的评价,这样稳定的准确的筛选测定出环境友好溶剂。

2.使用计算机辅助分子设计来对环境友好溶剂进行测定

有的时候由于给定需要测定的有机物种类过多,仅仅只依靠实验或者对溶剂性质约束方法从不计其数的有机化合物中筛选出最佳溶剂将会非常的繁琐。计算机辅助分子设计法(简称CAMD)将传统试验中对溶剂的筛选方法进行改变,对筛选的整个过程进行了极大的简化,大大的减少了实验工作者在实验室的工作量和工作的时间周期,增加大了工作的效率。计算机辅助分子设计法对环境友好溶剂进行筛选测定时,首先对一组基团进行预选,将这些基团按照某种规则进行组合成为分子结构,再对这种分子的物化性质进行计算预测,按照预先设定的目标对这些基团组成的分子进行筛选和测定,最后将数据进行对比找出最优的环境友好溶剂。

三、无溶剂有机合成

1.无溶剂有机合成的方法

固态碾磨法最初是被使用在备至混合品种,从中得到不同的的光学性质的材料。Baylis-Hillman反应是一项原子经济的化学反应,由一份子的芳香醛和一份子的缺电烯烃在(DABCO DBU)就是三集胺的反应催化。此反应是在所需的溶液中进行,其需要量是7D,但是产出率仅仅是需要量的70~87%。

如果选择采用机械震荡的碾磨方法,实验时间仅仅只需半小时,同时采取间隔反应,以防止反应升温过快,机械碾磨法的产出率能够高达98%。产出物多为官能化。在有机链的芳环上链接上吸电子基团时的产出率大于95%的情况为最好,链接电子基团是的产出率仅为30%。

2.不对称Aldo的脯氨酸催化反应

目前出现的有机小分子方面的不对称合成发展迅猛,例如不对称的Aldol脯氨酸催化反应,通常情况其反应都会在高极性的非质子溶剂(例如DMSO)中进行。科学家Bolm和其合作同事采用了前面所提的机械震荡碾磨法,将酮化物和芳香醛均匀的混合在催化量(S),百分之十的脯氨酸催化作用下以高速的碾磨(250-400rpm,为防止碾磨过快而导致升温影响选择对应值),这时链接在芳环上的吸电子基团能够得到99%的高出产率,链接芳环上的电子基团产出率与吸电子相比较低,仅为60%,拥有的选择对应性也相对较差仅为60%。使用机械震荡碾磨方法使所需反应的时间大幅度的减少,整个实验的时间只需一小时即可,若是使用传统方法对其进行反应,仅是搅拌一项便要花费5~7小时。

四、无溶剂有机合成具有的优点

1.无溶剂有机合成具有较高的可选择性

实验中进行的无溶剂有机合成,为不同相态之间的反应提供了一个与传统溶液反应完全不同的新的反应环境和反应条件。能够使无溶剂有机反应的选择性与转化率得到极大提高。若是在固相状态下,容器中的固态分子受到反应晶体的约束,冻结了分子之间的构象,起反应的分子进行了有序的排列,因此能够实现无溶剂有机反应的定向反应从而可以提高反应在试验中具有的选择性。此外,实验中能够使用混晶及分子晶体等手段来对反应物之间的分子构型进行有效且可靠的控制,尤其是能够通过使用光学活性的主体化合物来形成的包结物,用以控制容器中反应物之间的分子构型,可以真实的实现无溶剂有机合成中的不对称合成。

2.绝大部分的无溶剂有机合成都能够在常温下进行正常的反应,有的甚至能在较低温的情况下进行合成反应

这种情况为企业和个人能够很好的降低生产及使用成本,并且对能源的节约以及环境的保护都有这积极的意义。

五、无溶剂有机合成在试验中具有的缺点

无溶剂有机化合体系具有非常差的流动性,甚至可以说是没有流动性,这种情况会导致反应中出现的放热很难从原料中排出,导热性非常差。再加上无溶剂有机合成的反应速度极快(尤其采用的是微波方法),数十秒几分钟迅速产生的大量的热就更加的难以排出。这种情况不仅仅会造成实验的冲料并且极有可能在不注意的情况下造成爆炸。无溶剂有机合成的实验在大多数的报道中实验的规模都非常小,反应所产生的热量很容易就散失掉了,对反应产生的大量的热所造成的危害不够重视。因采用无溶剂有机合成此剧烈的放热的反应无法达到绿色化学的要求。

六、无溶剂有机合成的应用前景

目前,无溶剂的有机合成研究还是以在实验室进行反应的研究为主,很少有将这项研究推动到规模化的工业生产当中去,相信在不久的将来,随着人们在绿色化工及环境友好方面的不断努力,在这些方面研究的步伐会逐步加大加快,将那些好的、更有利于社会环境及人类生存健康的科技能够迅速的普及到人们的生活中去。

参考文献:

[1]罗军,蔡春,吕春绪.合成化学,2002,10:17-24.

[2]白东仁. 微波作用下有机化合物的固相合成研究:[学位论文]. 天津:南开大学,2002

[3]钟平,黄南平. 微波促进的无溶剂有机合成反应. 甘肃科学学报,2002 ,14 (3) :23~28

[4]尹显洪. 微波干介质反应. 化学通报,2003 , (6) :393~403

第2篇:有机化工溶剂范文

1 前言 煤层的低渗透率和不能形成煤层气的工业生产规模是中国煤层气工业发展的 两大技术障碍,而前者又是后者最为直接的原因。中国煤层气开发的出路在于提 高煤层渗透率。 目前,提高煤层渗透率技术主要有洞穴法和水力压裂法两种。其中水力压裂 法在美国已获得成功,将其用于中国的煤层气开发,效果却不明显。这是因为在 美国最适合煤层气开采的中变质烟煤占绝对优势,其煤层厚度适中,横向稳定, 构造简单,硬度大,水平应力小,大多含水,渗透率高,容易压裂;而中国最有 利的煤种(中变质烟煤)不到总量的9%,富含煤层气的煤田大多构造复杂,煤体破 坏严重,软煤发育,高塑性,水平应力大,基本不含水,渗透率极低,故压裂困 难。而压裂液中含的聚合物、表面活性剂、杀菌剂和减阻剂对煤层渗透率的严重 伤害,又在很大程度上抵消了水力压裂的作业效果。本文针对中国煤层的低渗透 率现状,通过分析煤化学组成、孔结构和煤层气贮存方式,提出采用有机溶剂压 裂提高煤层渗透率的设想,概述了有机溶剂压裂方法,并将其与水力压裂法进行 了对比,最后就其影响因素进行了探讨。 2 有机溶剂压裂煤层的可行性分析 2?1 煤的化学组成和溶剂抽提性质 煤是一种复杂的有机岩石,其中还含有多种无机矿物质。从煤的大分子结构 来看,它是由周边连结有多种原子基团的缩聚芳香稠环和氢化芳香稠环的芳香核 通过次甲基键(-ch?2-、-ch?2-ch?2-、-ch?2-ch?2-c h?2-等)、含氧桥键(-o-、-ch?2-o-等)和含硫桥键(-s-、-s-s -、-s-ch?2-等)等各种桥键连结而成的三维化学交联网络(称为大分子相 mmp)。在mmp中的一些具有开口的空穴,包藏了许多小分子化合物(称为分子相mp ),mp分子包括正构烷烃(c?1~c??30?)、长链脂肪酸、醇和酮、长链烯 烃、萜烯类、甾醇类、松香酸、环烷烃和1~6环的芳烃(以1~2环为主)。mp 分子与mmp分子之间经由多重非化学键连结而成,重要的连结键有电子给予体- -接受体键(eda键)和氢键。电子给予体性质主要源于n、s和o等杂原子以及π电 子过剩的芳环,电子接受体性质则源于酚类、吡咯杂原子和π电子缺乏的芳烃, 这两种性质的电子体在mmp和mp中都存在。笔者认为,正构烷烃和环烷烃类mp分 子与mmp分子之间应经由范德华力连结。这三种键合的强弱顺序是:eda键>氢键 >范德华力。煤中的无机矿物质包括钙、镁、铁等的碳酸盐,钾、镁等的硅铝酸 盐,钙、铝、镁、钠、钾等的硅酸盐,硫酸盐,硫化物,食盐及氧化亚铁等,它 们与煤的大分子的结合主要是机械混合。 煤的大分子的非化学键合对煤的溶剂抽提和热加工非常敏感,人们可以采用 ed或更强的ea溶剂分子去取代mp分子与mmp分子的结合,将mp分子抽提出来。煤 的溶剂抽提实验已经证实了这种观点。在100℃以下采用苯、乙醇和氯仿等普通 溶剂抽提煤,抽出物很少,烟煤<5%,大多在1~2%;在200℃以下用具有 电子给予体性质的亲核溶剂(如胺类、酚类和羰基类溶剂)对煤进行物理抽提,抽 提物占煤的20~80%;在室温下采用cs?2-mmp混合溶剂能将枣庄煤中65~8 5%的有机质溶解抽提,使mp分子与mmp分子、无机矿物质分离。显然,煤的化学 组成和溶剂抽提性质为有机溶剂压裂煤层,提高煤层渗透率提供了理论依据。 2?2 煤的孔隙结构特征 煤是一种孔隙高度发达的多孔固态物质。从煤微孔隙特征分类表1可以看出 ,煤孔隙按大小可分为大孔(>10?4a°)、中孔(10?4~10?3a°)、 过渡孔(10?3~10?2a°)和微孔(<10?2a°),其中大孔和中孔均 易于煤层气储集和运移,过渡孔易于煤层气储集和干气(c?1~c?2)运移, 微孔能储集煤层气但不利于其运移。因此,有机溶剂能否有效地溶解抽提煤中的 mp分子,提高煤的孔隙率和大孔与中孔数量,即将煤中不利于煤层气运移的过渡 孔和微孔转化为易于煤层气运移的大孔和中孔至关重要。 吴俊将来源不同的富烃煤进行溶剂抽提处理,发现抽提后的总孔隙体积是抽 提前的2~5倍(见表 表1 煤微孔隙类型特征分类 类型 孔径分布 (a°) 孔隙结构特征 油气储集和运移 大孔 >10000 多以管状孔隙、板状孔隙为主 易于煤层气和液烃的储集、运移,排烃效果好 中孔 10000~ 1000 以板状孔隙、管状孔隙为主,间有不平行板状孔隙 易于煤层气和液烃的储集、 运移 过渡孔 1000~ 100 以不平行板状孔为主,有一部分墨水瓶孔隙 易于煤层气储集,但不利于c?+ ?3的运移 微孔 <100 具有较多的墨水瓶和不平行板状毛细管孔隙 煤层气能储集但不利于运移 表2 富烃煤抽提前后的孔隙特征 样号 样品来源 样品类型 rr (%) 抽提状态 总孔容 (cm?3/g) 孔 隙 类 型 (%) 大孔 中孔 过渡孔 微孔 ep-3 浙江长广东风卡c?2煤层 树皮煤 0?71 前 0?0264 20?98 10?73 48?30 20?00 后 0?1238 68?90 12?20 14?30 4?60 增幅 0?0974 47?92 1?47 -34?00 -15?40 ep-9 贵州水城大河边409煤层 镜亮煤 0?72 前 0?0284 11?97 8?45 54?22 25?35 后 0?0992 47?42 19?25 26?11 7?16 增幅 0?0708 35?45 10?80 -28?11 -18?19 ep-5 四川南桐二井4号煤层 镜亮煤 1?20 前 0?0245 18?78 13?06 51?83 16?33 后 0?0836 70?21 7?53 16?99 5?27 增幅 0?0591 51?43 -5?53 -34?84 -11?06 ep-11 贵州水城木冲沟11号煤层 镜亮煤 1?26 前 0?0417 13?20 13?68 49?89 23?26 后 0?0861 57?38 11?61 23?11 7?90 增幅 0?0444 44?18 -2?07 -26?78 -15?36 ep-8 四川鱼田堡4号煤层 镜亮煤 1?68 前 0?0276 21?38 19?55 46?37 12?68 后 0?1026 65?40 14?72 16?57 3?31 增幅 0?0750 44?02 -4?83 -29?80 -9?37 ep-10 贵州六枝大用矿7号煤层 镜亮煤 1?71 前 0?0483 20?49 21?60 36?85 19?05 后 0?1055 66?83 15?26 13?36 4?55 增幅 0?0572 46?34 -6?34 -23?49 -14?50

2)。进一步的计算表明,经溶剂抽提后煤中的中孔尤其是过渡孔和微孔向大孔转

化,使煤的孔隙体积的增加主要由大孔增加所致。当对煤层进行有机溶剂压裂时

,溶剂的溶解抽提作用将解除粉煤对裂缝的堵塞,减少不利于煤层气运移的过渡

孔和微孔数量,并使它们转化为中孔和大孔,从而增加有利于煤层气向生产井底

流动的通道,提高煤层渗透率。

2?3 有机溶剂对mp分子的溶解作用

煤层气以游离状态、水溶状态和吸附状态存在于煤岩中,其中70~95%煤

层气依靠范德华力吸附在煤的微孔隙表面和煤的三维化学交联网络中。有机溶剂

与煤岩接触时,它将首先置换出与煤的孔隙表面及煤的三维化学交联网络形成弱

相互作用力(范德华力)的煤层气分子,然后溶解抽提出与煤的孔隙表面和三维化

学交联网络形成强相互作用力(氢键和eda键)的mp分子。由此可以推知,有机溶

剂压裂煤层时,其所到之处的煤层气将全部解吸,它对mp分子的溶解抽提作用会

降低煤的比表面积,使煤丧失对煤层气分子的吸附能力。

2?4 煤中的无机矿物质

煤中的无机矿物质不溶于有机溶剂,在进行有机溶剂压裂煤层时它将逐渐从

煤中分离出来,它的非均质性又有利于其与压裂液中的支撑剂一起在煤中形成高

渗透率的裂缝。所以,煤中的无机矿物质是一种非常有用的原生支撑剂,对提高

煤层渗透率有利。

综上所述,煤的化学组成和溶剂抽提性质为有机溶剂压裂煤层、提高煤层渗

透率提供了理论依据;煤的微孔隙结构与mmp分子的强相互作用,置换出了以吸

附状态存在于煤的孔隙表面和三维化学交联网络中的煤层气分子,其对mp分子的

溶解抽提作用极大地降低了煤的比表面积,使煤丧失了吸附煤层气分子的能力;

煤中的无机矿物质是一种非常有用的原生支撑剂。因此,有机溶剂压裂提高煤层

渗透率在理论上是可行的。

3 有机溶剂压裂煤层方法简述

煤层裂缝可分为面割理和端割理,它们是煤层气流动的主要通道。但大多数

煤层的裂缝均不能很好连通,这使得煤层渗透率极低和煤层气井不能形成工业生

产规模。有机溶剂压裂是利用地面高压泵组,以大大超过煤层吸收能力的排量将

含细砂的清水(前置液)注入煤层气井中,在井底憋压,当液压超过煤层破裂压力

时,就会在煤层中产生裂缝并沟通煤层原有裂隙,随着压裂的进行,这些裂缝将

逐渐向前延伸。继续将含有石英砂支撑剂的有机溶剂(携砂液)注入前置液压开的

裂缝和沟通的裂隙中,借助有机溶剂与mmp分子的强相互作用,一方面有机溶剂

置换出在煤孔隙中吸附储存的煤层气,溶解煤基质、微孔隙、裂隙和压裂形成的

裂缝中的mp分子,增大煤层孔隙度,降低煤的比表面积,使煤丧失吸附煤层气的

能力;另一方面,煤层中不溶于有机溶剂的非均质的无机矿物质和携砂液中的石

英砂支撑剂一起填充到压裂和溶解形成的裂缝中,在煤层中形成相互贯通并且能

使液体和气体流向井筒的通道,从而提高煤层的渗透率。最后注入清水(顶替液)

将井筒中全部携砂液替入裂缝中。

压裂结束后,注入的压裂液一部分返排出来,一部分(主要是前置液)滤失在

煤层中。由于解吸的煤层气溶解或以微小气泡存在于有机溶剂中,使有机溶剂成

为高能(压)液体,从而具有很好的返排能力。返排到地面的压裂液中的有机溶剂

应加以回收,以降低压裂作业费用。

4 有机溶剂压裂煤层和水力压裂煤层的比较

有机溶剂压裂和水力压裂提高煤层渗透率,既

表3 有机溶剂压裂煤层与水力压裂煤层的比较

对比项目 有机溶剂压裂煤层 水力压裂煤层

压裂液组成 前置液:清水+细石英砂

携砂液:有机溶剂+石英砂支撑剂

顶替液:清水 前置液:清水+细石英砂

携砂液:清水+石英砂支撑剂

顶替液:清水

压裂液性能 携砂液粘度大,携砂能力强,摩阻大,滤失小 携砂液粘度小,携砂

能力弱,摩阻小,滤失大,易发生砂堵

压裂液成本 成本高 成本低

施工方式

“水环”法注入,以降低摩阻 大排量,高注入速度,环空进液

压裂液返排能力 强

是否回收压裂液 回收有机溶剂,降低压裂费用 不回收

裂缝形成机理 压裂作用和溶解作用 压裂作用

支撑剂

石英砂+煤中的无机矿物质 石英砂

压裂后煤层性质 孔隙度显著增大,比表面积和吸附能力显著下降,渗透率显著

提高 孔隙度变化不大,比表面积和吸附能力不变,渗透率增加不明显

相互联系又互有区别,二者之间的比较见表3。

表3表明,有机溶剂压裂煤层具有携砂液粘度大,携砂能力强,滤失小,无

需采用大排量施工和高注入速度;石英砂和无机矿物质支撑的裂缝导流能力强,

渗透率高;压裂液对煤层的压裂作用和溶解作用使煤岩孔隙度显著增大,比表面

积下降和对煤层气的吸附能力丧失;解吸后的煤层气增大了压裂液的返排能力和

煤层气本身向井底流动的能力等优点。不足之处是携砂液摩阻大,需采用“水环

”法注入;压裂液成本高,应回收返排液中的有机溶剂,以降低压裂费用。

5 有机溶剂压裂煤层的影响因素探讨

5?1 有机溶剂的溶解能力

有机溶剂的溶解能力直接影响有机溶剂压裂提高煤层渗透率的效果。有机溶

剂和mmp分子的相互作用力越强,其对mp分子的溶解能力就越大,从而有利于提

高煤层孔隙度,将微孔和过渡孔转化为有利于煤层气流动的大孔和中孔,降低煤

的比表面积和使煤层气解吸。

5?2 有机溶剂的返排能力

有机溶剂压裂的施工费用远较水力压裂的高,其返排能力强、回收率高对降

低施工费用有利。一方面,有机溶剂压裂提高煤孔隙度和增加有利于煤层气和液

体运移的大孔数量,煤中的无机矿物质和石英砂支撑的高渗透率裂缝,解吸煤层

气溶解和以气泡形式存在于有机溶剂中的降粘作用以及使有机溶剂成为高能液体

,对有机溶剂的返排有利。另一方面,有机溶剂与mmp分子的强相互作用以及mp

分子的溶解增粘作用对有机溶剂返排不利。

5?3 支撑剂

支撑剂的硬度、粒径和用量也直接影响填砂裂缝的渗透率。对于高塑性的软

煤层,支撑剂太硬会嵌入煤岩中,太软会被压碎,均起不到应有的支撑作用;支

撑剂的粒径不均匀,筛析组成不集中,会降低其承压能力和渗透性;支撑剂用量

低,其在煤层裂缝中不能形成多层排列,会降低裂缝的导流能力。煤中的无机矿

物质是一种原生支撑剂,对提高煤层渗透率有利。对于浅煤层,可使用石英砂作

为支撑剂,但应在煤层条件下用实验方法确定满足压裂效果的粒径及浓度。

5?4 有机溶剂压裂的经济性

影响有机溶剂压裂经济性的因素有:有机溶剂对煤的溶解抽提能力、用量和

返排能力,返排液中有机溶剂的分离回收,有机溶剂压裂提高煤层渗透率的效果

。如果有机溶剂压裂能使煤层气井的产气能力显著提高,并能有效地生产10~2

0年,那么采用高成本的有机溶剂压裂方法提高煤层渗透率还是值得的。

第3篇:有机化工溶剂范文

关键词:

1  萃取精馏的原理

在基本有机化工生产中,经常会遇到组分的相对挥发度比较接近,组分之间也存在形成共沸物的可能性。若采用普通精馏的方法进行分离,将很困难,或者不可能。对于这类物系,可以采用特殊精馏方法,向被分离物系中加入第三种组分,改变被分离组分的活度系数,增加组分之间的相对挥发度,达到分离的目的[1]。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物,溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出,塔底得到重组分,这种操作称为共沸精馏;如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物,其沸点又较任一组分的沸点高,溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔,塔顶得到轻组分,这种操作称为萃取精馏。

2  溶剂筛选原理

由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统,所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点:(1)选择性:溶剂的加人要使待分离组分的相对挥发度提高显著,即要求溶剂具有较高的选择性,以提高溶剂的利用率;(2)溶解性:要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度,以防止液体在塔内产生分层现象,但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性,因此需要通过权衡选取合适的溶剂,使其既具有较好的选择性,又具有较高的溶解性;(3)沸点:溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点,以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高,以避免造成溶剂回收塔釜温过高。目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法,可以取得很好的结果,但是实验耗费较大,实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用,以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为:经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等[2]。若文献资料和数据不全,则只有采取最基本的实验方法,或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂。

3  萃取精馏的分类

萃取精馏按照其操作方式可以分为两类,即连续萃取精馏和间歇萃取精馏。

3.1  连续萃取精馏

连续萃取精溜过程中,进料、溶剂的加入及回收都是连续的[3]。连续萃取精馏一般采用双塔操作,第一个塔是萃取精馏塔,被分离的物料由塔的中部连续进入塔内,而溶剂则在靠近塔顶的部位连续加人。在萃取精馏塔内易挥发组分由塔顶馏出,而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔。在溶剂回收塔内,可使难挥发组分与溶剂得到分离,难挥发组分由塔顶馏出,而溶剂由塔底馏出并循环回送至萃取精馏塔。

3.2  间歇萃取精馏

间歇萃取精馏是近年来兴起的新的研究方向,由于间歇萃取精馏具有间歇精馏和萃取精馏的优点,近年来引起了一些学者的注意。间歇萃取精馏比连续萃取精馏复杂得多,其流程及操作方法与连续萃取精馏不同。间歇萃取精馏的操作步骤如下:不加溶剂进行全回流操作;加溶剂进行全回流操作;加溶剂进行有限回流比操作;有限回流操作,停止向萃取精馏塔加溶剂。恒塔顶组成操作包括3种方法:(1)溶剂的进料速率保持不变,改变回流比;(2)保持回流比恒定,改变溶剂的进料速率,此方法在理论上是可行的,但在实践中却难以实现;(3)同时改变回流比和溶剂进料速率[4]。

4  萃取精馏在实际中应用

化学及石油化工等领域中,萃取精馏主要用于两个方面:一是沸点相近的烃的分离,如最典型的丁烯与丁二烯的分离,两者沸点相差只有2℃,相对挥发度为1.03;二是共沸物的分离,如甲醇一丙酮、乙醇一乙酸乙酯以及乙醇和醋酸等有机物水溶液。萃取精馏的优点是增加了被分离组分之间的相对挥发度,使难分离物系的分离能够进行;缺点是加入的萃取剂量较大,增大了分离过程的能耗。因此,对萃取精馏进行改进,对强化分离过程具有重要意义。加盐萃取精馏既解决了溶盐精馏中盐的溶解和运输问题,又改进了萃取精馏中萃取剂用量大、塔板效率低的缺点[5]。但是,加盐萃取精馏在实际应用过程中,还存在盐的回收及结晶等问题,有待进一步完善。加盐萃取精馏技术的主要应用研究如下。

4.1  醇类物系

加盐萃取精馏最早被应用在无水乙醇的生产中。段占庭等""以无水乙醇为制取对象,分别采用含氯化钠、氯化钙、醋酸钾等9种盐的乙二醇溶液为溶剂,测定了相关的汽液平衡数据,经过比较,优选出了醋酸钾一乙二醇复合溶剂,用于工业制备乙醇。实践表明,乙二醇的用量减少了75%~80%,相同产量的操作时间比普通精馏缩短了65%~75%。赵林秀等用改进的汽液平衡釜测定了101.3kPa下醋酸甲酯一甲醇物系在萃取剂和盐存在下的相对挥发度,测定了全浓度范围内的汽液平衡数据,并进行了加盐萃取精馏工艺的实验。结果表明,水作为萃取剂,加入醋酸钾,可提高醋酸甲酯一甲醇物系的相对挥发度,加盐萃取精馏比普通精馏有优势,当溶剂体积比为1:1时,萃取精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯的质量分数可达到99%以上,萃取剂回收率达98%,盐可全部回收。异丙醇和水形成共沸物系,共沸点为80.3℃[6]。为获得高纯度的异丙醇,柳阳等采用间歇加盐的萃取方式,以含盐乙二醇溶剂为萃取剂,考察了盐的类型、回流比、溶剂比等因素对异丙醇一水混合液精馏分离效果的影响,小型工艺试验装置的操作结果表明,在回流比0.5、溶剂比0.625、萃取剂进料速率20mL/min的条件下,异丙醇质量分数可达98.87%,能够满足工厂生产的要求。

4.2  非极性物系

加盐萃取精馏不仅可以分离极性组分,也可以应用在非极性组分的分离过程中。而对于分离非极性物系,加盐萃取精馏研究的报道较少。碳四组分中丁二烯是合成橡胶的重要单体,工业上生产丁二烯最具竞争力的方法是萃取精馏法。萃取精馏的缺点是溶剂比大,大溶剂量降低了塔的生产能力和塔板效率,所以降低溶剂比、提高溶剂分离能力,对分离过程的技术指标有重要的影响。目前常用的溶剂是:乙腈、Ⅳ一甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺。在此基础上,碳四抽提溶剂改性不仅对丁二烯的生产具有积极意义,而且对于烃类物系的萃取精馏分离具有参考和推广价值。雷志刚等 副开展了一系列碳四组分的加盐萃取精馏实验,考察了盐的类型、浓度及温度对碳四组分间相对挥发度的影响。结果表明,加盐DMF比纯DMF从碳四组分中分离丁二烯的效果明显,丁二烯

萃取精馏塔工艺计算的结果表明,加盐DMF可以有效地降低能耗,与纯DMF相比再沸器和冷凝器负荷分别节省17.5%和8.0%。有资料表明对乙腈萃取精馏分离碳四的助溶剂进行计算机辅助分子设计,将分子设计分为有机物和盐类分别进行,比较设计结果后认为,乙腈加盐能够有效地提高碳四组分间的相对挥发度,并且NaSCN和KSCN是最优的助溶剂。萃取精馏的计算机辅助分子设计能够减少实验的工作量。

4.3  其他物系

针对工业上传统蒸馏法分离环己酮一水物系能耗过大的问题,邱学青等研究了含盐类的复合萃取剂对该物系的萃取分离效果,其结果表明MgC1能明显改变环己酮与水之间的互溶度,大幅度提高复合萃取剂对组分的萃取分配系数和选择性系数,为工业上环己酮的生产提纯提供了一种新的分离方法;刘思周以醋酸异丙酯为萃取剂,用加盐萃取一恒沸精馏的方法分离醋酸一水溶液。考察了不同种类的盐及其浓度对萃取剂中醋酸含量的影响,盐可以大大提高萃取剂的分配系数和选择性系数;杨金苗等分别用不同浓度的乙二醇、盐及含盐乙二醇溶液考察了对醋酸甲酯一水物系的影响,并进行汽液平衡测定。其研究结果表明,加盐萃取精馏比单纯的普通精馏、加盐精馏、萃取精馏的分离效果好。对于醋酸甲酯一水物系,通过汽液平衡实验可看出,加入盐明显提高了共沸物中醋酸甲酯的含量,可达到较好的分离效果;针对醋酸甲酯一甲醇一水物系分离难、生产能耗高的现状,杨东杰等采用MgCl2、CH3COOK和水组成的复合盐萃取剂对该物系进行分离。气相色谱分析结果表明,盐可降低醋酸甲酯在水中的溶解度。

5  结论及展望

    萃取精馏溶剂的筛选一般要经过计算筛选和实验筛选。随着计算机技术的发展,将分子设计应用于萃取精馏计算筛选可以大大减少实验工作量。溶剂加盐是萃取精馏溶剂优化的一个重要策略。如果遇到萃取精馏分离过程,可以尝试采用加盐的方式对溶剂进行改进。在萃取精馏溶剂选择和优化过程中,由于基础溶剂和助溶剂受到诸多方面制约,使可选择范围缩小,这对选择和发现新的溶剂极为不利。在普通精馏不能完成的分离场合,应该优先考虑萃取精馏,然后是其他的特殊精馏方式和分离方法。其主要的发展方向为:一方面,可以将其与传统分离过程相结合,建立新的耦合过程强化分离效果;另一方面,多样化的萃取剂与盐的组合吸引了众多研究者在此领域进行探索,并取得了一定的进展。随着科学技术的进步,加盐萃取精馏技术有望发挥更大的作用。

参考文献

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[2]宋海华,孙伟,王秀丽,等。萃取精馏溶剂选择的研究进展[J]。化学工业与工程,2002,19(1)

[3]崔现宝,杨志才,冯天扬。萃取精馏及进展[J]。化学工业与工程,2001,18(4):

[4]胡兴兰,周荣琪。萃取精馏溶剂筛选方法的评述[J]。承德石油高等专科学校学报,2007,9

第4篇:有机化工溶剂范文

定的。

笔者曾经做过这样一个检测试验:某材料为OPP/CPP复合膜,其中OPP为印刷膜,所用油墨为20%改性氯化聚丙烯无苯色墨+80%醇水无苯白墨,采用干式复合方式,所用胶黏剂为酯溶性双组分聚氨酯胶黏剂。检测试验分别对印刷膜(复合前)、

OPP/CPP复合膜中的溶剂残留量进行了检测。检测结果表明,复合膜中的二甲苯溶剂残留量远高于印刷膜中的二甲苯溶剂残留量,且印刷膜中乙酯丁酯溶剂的残留量经复合熟化后出现了大幅降低。

对此,笔者认为,要使软包装材料中的苯类溶剂残留量严格满足相关规定,除了控制无苯油墨中的苯类溶剂含量外,还须从稀释溶剂、干式复合胶黏剂等方面对苯类溶剂含量加以控制。

无苯油墨的苯类溶剂限量

QB/T 2929-2008《溶剂型油墨溶剂残留量限量及其测定方法》中规定,溶剂型油墨的溶剂残留总量不大于10mg/m2,其中苯类溶剂的残留总量不大于3mg/m2。显然,QB/T 2929-2008关于苯类溶剂的限量要求并不适用无苯油墨。

目前,我国大多数无苯油墨生产商都在执行HJ/T 371-2007《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》中关于苯类溶剂的限量要求,即溶剂中苯类溶剂的含量不大于5‰。

此外,油墨生产商在其产品说明书中也会对苯类溶剂的含量做出相关说明。例如,叶氏油墨GLP-NT系列聚氨酯型无苯油墨产品的说明书中注明“该产品由于生产过程中受环境因素的影响,油墨中苯类溶剂不可能完全消除,我司设定该系列产品中苯类溶剂含量小于0.2%为正常合

格品”。

不同油墨生产商的产品质量控制水平不同,因此软包装印刷企业应选择质量稳定、苯类溶剂含量较低的无苯油墨。

稀释溶剂中的苯类溶剂含量

无苯油墨的稀释溶剂主要包括乙酸乙酯、乙醇、异丙醇、醋酸丙酯、醋酸丁酯、丁酮、甲基异丁基酮等。其中,乙酸乙酯也是干式复合胶黏剂的主要稀释溶剂。

在一次检测中发现,某干式复合软包装产品的苯类溶剂残留量超标。对此,笔者对原装溶剂桶中的乙酯乙酯进行了取样检测(色谱如图1所示),采用面积校正归一法得出:甲苯溶剂含量为0.090‰,二甲苯溶剂含量依出峰时间依次为3.852‰、0.917‰、0.714‰,则苯类溶剂总含量为5.573‰(注:溶剂成分的含量检测未采用溶剂中的含水量进行校正),超出了HJ/T 371-2007标准中的相关要求。

可见,稀释溶剂中的苯类溶剂含量将直接影响用其稀释后的无苯油墨、干式复合胶黏剂中的苯类溶剂含量,如果使用苯类溶剂含量超标的稀释溶剂,就会增大无苯油墨、干式胶黏剂中的苯类溶剂含量。

干式复合胶黏剂的

苯类溶剂残留量

在某次干式复合生产中,笔者对胶盘中的干式复合胶黏剂进行了取样检测(色谱如图2所示),测得甲苯溶剂、二甲苯溶剂的含量分别为0.048‰和1.278‰。同时,笔者还对干式复合胶黏剂的主剂进行了取样检测,结果并未检测到甲苯溶剂和二甲苯溶剂的存在。据此判断,干式复合胶黏剂中的苯类溶剂主要来自其稀释溶剂。

被检测软包装产品的干式复合胶黏剂配比为:主剂∶固化剂∶乙酸乙酯=20∶6∶28,主剂固含量为75%,固化剂固含量为60%,则配胶用稀释剂占胶盘中乙酸乙酯的比例经计算为79%。

假设胶盘中的苯类溶剂全部来自于配胶用的乙酸乙酯,则胶盘乙酸乙酯中甲苯溶剂含量为:0.0048%÷79%=0.060‰,二甲苯溶剂含量为:0.1278%÷79%=1.6177‰,均符合

HJ/T 371-2007中苯类溶剂含量不大于5‰的限量要求。

笔者又对印刷膜、刚复合下机(未经熟化)的复合膜及熟化后的复合膜进行了取样检测,检测结果如表1

所示。依照表1,做印刷膜、刚复合下机的复合膜及熟化后的复合膜的甲苯、二甲苯、乙酸丁酯三种溶剂残留量的变化图,如图3所示。

我们从图2所示的色谱图中可以看出,胶盘中干式复合胶黏剂中基本不含乙酸丁酯溶剂,而观察图3可知,乙酸丁酯溶剂主要来自印刷膜,待复合熟化后,其残留量减少了近50%,这说明复合工序能够进一步降低印刷膜中的溶剂残留量。而二甲苯溶剂经上机复合和熟化后却出现了大幅增加,这主要是受乙酸乙酯中二甲苯溶剂的影响,且印刷膜中残留的二甲苯溶剂也与乙酸乙酯有关。

另外,干式复合工序的检测控制也是不可或缺的一个重要环节。假设干式复合胶黏剂的工作浓度为35%,干胶量为2.3g/m2,则湿胶涂布量为2.3÷35%=6.57g/m2,所需乙酸乙酯的量为6.57-2.3=4.27g/m2,湿胶中甲苯溶剂含量为4.27×0.0048%=0.21792mg/m2,

二甲苯溶剂含量为4.27×0.1278%=

5.457mg/m2。通过对湿胶中的苯类溶剂含量与软包装产品刚复合下机时的苯类溶剂残留量比较可知,经干燥后湿胶中的甲苯溶剂基本上都挥发了,二甲苯溶剂和乙酸乙酯溶剂也挥发了绝大部分。

结语

通过以上分析,笔者总结如下。

(1)油墨生产商承诺的最高苯类溶剂含量及实际检出量是选择无苯油墨的重要技术依据,软包装印刷企业应选择苯类溶剂含量尽可能低的无苯油墨,因为油墨中苯类溶剂含量偏高无疑会加大生产过程中苯类溶剂残留量的控制难度。

(2)印刷、复合用稀释溶剂,特别是大量用作无苯油墨、干式复合胶黏剂稀释溶剂的乙酸乙酯溶剂,应加强其苯类溶剂含量的检测。目前,我国尚未出台符合软包装无苯化要求的稀释溶剂中苯类溶剂含量标准,因此暂且建议软包装企业做好溶剂含苯量检测工作,选择合格的溶剂供应商。

(3)干式复合胶黏剂中的苯类溶剂主要来源于其稀释溶剂,尽管使用符合HJ/T 371-2007限量要求的稀释溶剂进行复合加工,也未必能生产出苯类溶剂残留量合格的软包装材料,软包装企业还需制定相应的溶剂验收标准。此外,干式复合设备良好的干燥能力能使印刷膜中的苯类残留量得到进一步降低,否则,如果湿胶中微量的苯类溶剂不能充分干燥,就会增加复合膜中的苯类溶剂残留量。

第5篇:有机化工溶剂范文

【关键词】废铑;催化剂;沉淀机理;回收利用技术

通过了解发现,铑催化剂在实际化工生产中具有重要的应用,其应用范围不但包括烯烃的氢甲酰反应,还包括甲醇羟基中制备乙酸的反应。虽然铑催化剂的使用范围较广,但是在反应之后铑的大量沉积成为了污染环境的主要源头。考虑到铑资源稀缺的特点,我们应分析铑催化剂反应的全过程,实现对废料中铑的有效回收,在减轻化工反应污染的前提下,实现铑的回收利用,满足化工生产的实际需要,提高铑的利用率。

乙酰丙酮三苯基膦铑羰基合成技术的低压羰基铑(Ropac)为催化剂前驱体,三苯基膦为配体的过剩,丁醛三聚体和其他高沸点溶剂,在三苯基膦羰基化条件下存在过量Ropac,快速去除乙酰丙酮基,成为一组复杂的具有催化活性(CO)N(PPh3)N(N = 1,2,3)的催化剂。

从目前分析来看,由于催化剂中的杂质会对催化剂的催化过程产生重要影响,会使催化剂中毒,从而丧失活性。对于这类材料,可以定义为催化剂的抑制剂,我们要重点进行清除。考虑到催化剂中的氧、氯和硫中残留的铑离子可以进行分离,我们应避免催化过程中毒现象的发生,应采取具体措施,提高催化剂中铑离子的回收效率。从催化剂中现有的成分来看,催化剂中含有的醛(EPA),甲基二苯基膦(的设计),会和烯烃形成竞争的态势,使催化剂的活性大大降低。但是由于这两样物质和铑相比永久有毒物质少很多,配合后也能被改变,对催化剂活性的去除可以抑制催化剂毒素的再生。除此之外,由于催化剂内部失去活性,导致了整个催化剂反应条件发生了很大的变化。因此,我们要对催化剂中毒的原因进行深入分析。目前来看,温度环境会导致一氧化碳的摩尔比,铑金属和高三苯基膦和催化剂,催化剂的失活速度降低内部,一个更稳定的催化剂。

1 萃取法

从被动或水溶性磺化膦铑催化剂的失活来看,恢复的方法应将膦铑催化剂作为主要催化剂,在水溶液和酸,酸。胺萃取有机溶剂可溶的。有机添加剂为基础的水溶液,和强混合,静态的水环境可以作为催化剂发生催化反应的重要因素。这种方法既可以达到分离铑元素的目的,也可以达到过滤杂质的目的。其中杂质主要包含铁元素、卤化物、磺化物以及烷类物质。萃取过程主要可以采取以下措施:先将废铑溶液整个环境进行酸化处理,对溶液中的有机酸和无机酸进行综合利用,但是其他酸暂时无法得到利用。与铑膦胺萃取,使用液态胺为萃取剂,胺尽量不溶于水。胺酸盐,从原则上讲,胺酸盐在水中不易溶解,应选取其他的物质作为萃取剂。目前来看,选择胺类有机酸可以实现与铑类碱性溶液形成良好的中和反应,达到提高铑元素提取的目的,提高萃取效率,满足实际需要,利用这一溶液,同时可以实现碳酸钠,碳酸钾和碱金属氢氧化物的萃取。

2 沉淀法

该方法还可以回收铑和三苯基膦。丁醛加氢甲酰化反应后的蒸发材料,在氮气或一氧化碳常压蒸馏塔底馏分,含有甲醛和盐酸水溶液。混合煮15分钟,对铑膦络合物形成溶解度很低的塔底馏分(CO)RhCl。与此同时,酸性溶液中的甲醛和三苯物质能够有效溶解在水中,并且通过过滤达到提高铑回收率的目的。分层后的静态过滤,洗涤除去层。通过采取这种措施,可以从水溶液中提取到有效的溶液,在这一溶液中加入碳酸钠后,会使铑元素以固体的形式萃取出来。萃取率可达到90%以上。

3 失活催化剂的内部再生法

美国的联合碳化物公司的专利报道了失活催化剂的内部再生法。用氧处理,然后加氢甲酰化的条件下,70%的活性可以经过一段时间的新鲜催化剂催化还原,返回它的氢甲酰化反应系统继续使用。该方法可重复使用多次,从而延长了催化剂的使用周期的。此外,联合碳化物公司还透露,RhCl反应的催化剂溶液的失活(CO)(PPh3)2,HRH(CO)(三苯基膦)铑(CO)3。通过分析可知,这种内部再生法可以对铑催化剂进行有效回收,提高整个催化剂的回收效率。

4 浸没燃烧法

三菱化学公司在催化剂铑膦络合物催化剂厂生产的2-乙基己醇是用蒸馏分离出含铑膦催化剂回到加氢甲酰化反应器循环使用的解决方案。处理方法:蒸出来的氢甲酰化反应的产品从塔底馏分加氢甲酰化,蒸发浓缩至0.228克每升中含铑,易溶于有机溶剂,溶液中的铑膦0.3%,3%,2%苯基氧化膦和丙烯氢甲酰化反应的高沸物21.2%。到5公斤/小时的速度与6立方米/小时速度空气进入燃烧室的容积0.5m3淹没的溶液,在1150℃燃烧。过量的氧是20%~30%(分子)的20。含水量0.3m3浸没燃烧装置的燃烧时间。

5 吸附分离法

日本专利报道的铑膦络合物的高沸点或焦炭如蒸馏残渣分离有机反应生成的方法。从有机化合物的沸点高,分离铑膦络合物催化剂溶解均匀,纯添加吸附剂的物理隔离。铑膦络合物催化剂的活性——实际上没有减少,因此,不进行活化处理,可直接使用。对铑膦络合物1混合物——催化剂和高沸点有机蒸馏残渣,加入选择性吸附材料,吸附铑膦络合物催化剂。用于碳酸盐和碱土金属硅酸盐吸附剂。用硅酸镁作为最好的。吸附剂的表面面积从100平方米/克至1000平方米/克;苯,甲苯,二甲苯,乙苯o,异丙基苯,甲基乙基苯或二异丙基苯及其他芳香烃溶剂,彻底与高沸点蒸馏残渣洗。最好使用苯,甲苯,二甲苯的混合物;与极性溶剂中含有少量的磷化氢溶解铑膦络合物催化剂。极性溶剂使用的醇,醚,异丙基醇,乙醚,四氢呋喃,二甲基乙基酮,乙酸乙酯和乙酸异戊胺。以四氢呋喃为最佳,铑的回收率可达95%以上。

6 结束语

前述的萃取法、沉淀法、再活化法、焚烧法和吸附分离法回收方法,是可行的,这些方法工艺过程简单,投资少,效益高,是提高丁辛醇装置经济效益的有效措施。

参考文献:

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[5]Rocco A F,Jose L V.Rhodium recovery process.US4 363 765. 1982.12. 14.

第6篇:有机化工溶剂范文

关键词:水环境监测 快速溶剂萃取 有机污染物 样品前处理

一、前言

随着工业的发展,水环境中有机污染日益严重,因此有机污染物监测已成为当今世界的研究热点。斯德哥尔摩会议规定禁止或限制使用12种有机物,“加强环境调查,尤其是在发展中国家”是该次会议的重要基本原则之一。受到农药和有毒物质污染的食品,禁止出口,许多国家提出了更高的卫生要求,出口食品农药残留量和有毒物质含量标准规定到了近乎苛求的地步,我国作为WTO的成员国,高效、快速地监测有机污染物已成为刻不容缓的艰巨任务。

有机污染物具有一定的生物积累性和“三致”作用,甚至有些痕量有机物的危害也是很大的,因此不断寻求痕量、超痕量污染物的监测方法是当今有机污染物监测的重要任务。随着经济社会的快速发展以及对环境监测工作高效率的迫切需要,研究高效、快速的有机污染物监测技术已成为国际环境问题的研究热点之一。

沉积物是水体污染物沉积的归属地,污染物在水和底泥的两相间存在着迁移转化行为,在一定条件下(如洪水爆发、河道清淤)又会污染水体。因此有效地分析监测河流和水库沉积物中的污染物,对于治理水体污染有重要意义。此外,沉积物中的有机污染物和水体中的生物间还存在着二次污染问题,因而世界各地开展了一系列研究课题。我国地表水环境质量标准(GB3838-2002)水源地特定监测项目中规定了68种有机污染物的标准限值,因此,迫切需要有机污染物监测的先进技术普及与推广,特别是在水利系统,对有机污染物的监测工作研究不够,急需先进的监测技术支持并指导水质监督工作的发展。

有机污染物监测主要包括样品前处理和仪器检测两部分。而样品前处理技术在有机污染物监测中起着重要的作用,快速溶剂萃取技术就是一项先进的用于固相、半固相物质中痕量有机物前处理的方法。

二、有机污染物前处理现状

固体样品有机物的前处理主要是采用液固萃取方法,即利用有机物在不同溶剂中溶解度不同,将待测有机物提取出来,传统的方法主要有索氏提取,以及后来进一步发展起来的自动索氏提取、超声萃取、微波萃取、超临界萃取等,但有机溶剂的用量仍然偏多,萃取时间较长,萃取效率不够高。

水环境监测具有采样点多、样品数量大、时效性强等特点,特别是需要一些应急监测措施,上述前处理方法不能满足水环境监测高效、经济的现代化需要。近几年来发展的全新的前处理方法——快速溶剂萃取法,是一种在提高温度和压力的条件下,用于萃取固体物质中有机物的自动化方法,与前几种方法相比,其突出的优点是有机溶剂用量少、快速、回收率高,该法已被美国EPA选定为推荐的标准方法,具有世界领先水平,是解决水环境中底泥、土壤等固相物质中挥发性、半挥发性和持久性有机物(POPs)分析、监测的有效方法。

三、快速溶剂萃取技术

快速溶剂萃取(Accelerated Solvent Extraction,ASE)技术是根据溶质在不同溶剂中溶解度不同的原理,利用快速溶剂萃取仪,在较高的温度和压力条件下,选择合适的溶剂,实现高效、快速萃取固体或半固体样品中有机物的方法。 在高温条件下,待测物从基体上的解吸和溶解动力学过程加快,可大大缩短提取时间;由于加热的溶剂具有较强的溶解能力,因此可减少溶剂的用量;在萃取的过程中保持一定的压力可提高溶剂的沸点,提高萃取效率,保证萃取过程的安全性。

3.1 技术原理

(1)升高温度。温度的提高有利于克服基体效应,加快解析动力学,降低溶剂粘度,加速溶剂分子向基体中的扩散,提高萃取效率。该仪器的允许温度范围:50℃-200℃。常规使用的温度范围75℃~125℃,对于环境中一般污染物常用温度100℃。

在高压下加热,高温的时间一般少于10min,实验证明热降解不甚明显,可用于样品中易挥发组分的萃取。

(2)增加压力。液体的沸点一般随压力的升高而提高,增加压力使溶剂在高温下仍保持液态,并快速充满萃取池,液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力,提高了萃取效率,并保证易挥发性物质不挥发,增加了系统的安全性。该仪器的允许压力范围:(1000-3000psi),常规使用压力一般保持在1500psi(10MPa)。

(3)多次循环。根据分析化学中少量多次的萃取原则,在萃取过程中利用新鲜溶剂的多次静态循环,最大限度的接近动态循环,提高萃取效率。常规采用2~3个循环,即可达到良好的萃取效果。

3.2 工作过程

(1)样品的准备。含水样品会降低萃取效率,萃取前需通过自然风干或加入干燥剂(例如硅藻土等)进行干燥,但不要使用硫酸钠,在高温下会凝结。样品颗粒的表面积越大,萃取的效率越高,萃取前需研磨颗粒粒径小于0.5 mm,聚合体样品最好在低温,例如液态氮保持低温状态下,通过加入添加剂后进行研磨。在萃取时要加入分散剂,例如颗粒较细的海砂或硅藻土,提高萃取效率。

(2)萃取剂的选择。合理选择萃取剂对于有效地萃取目标化合物有着重要的作用。除强酸(盐酸、硫酸、硝酸)外,有机试剂、水和缓冲溶剂均可用于ASE,根据相似相溶原理,萃取剂的极性应接近目标化合物。不同极性溶剂的混合物可适用于多类型化合物的萃取。常规使用的溶剂有:二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、丙酮等。

(3) 技术特点。溶剂被泵入填充有样品的萃取池,加温、加压,数分钟后,萃取物从加热的萃取池中输送到收集瓶中,经净化、脱水、浓缩处理,供色谱分析用。加速溶剂萃取仪的构成和工作程序如下图所示(如图1)。

ASE有机溶剂用量少,10g样品只需15mL溶剂;快速萃取,完成一次萃取全过程的时间一般需15min;基体影响小,对不同基体可用相同的萃取条件;萃取效率高,选择性好,已进入美国EPA标准方法,标准方法编号3545;便于方法的开发和发展,已成熟的溶剂萃取方法都可用于加速溶剂萃取法的开发利用;使用方便、安全性好,可达到12个样品连续自动萃取,全程自动化。

3.3 适用范围

ASE可用于底泥等固体物质中酸性、碱性和中性物质的萃取,尤其对水环境中的有机氯和有机膦农药、氯代除草剂、多氯联苯类物质、二恶英、多氯二苯呋喃,总石油烃、柴油和废油等的萃取十分有效。

四、ASE与其它前处理技术比较

4.1与各种传统萃取技术比较

ASE方法可以完全取代人们所熟知的传统的液固萃取方法,如索氏提取、自动索氏提取、超声萃取等。表1是几种传统的萃取方法与ASE方法的对比情况。

从上表的对比数据可见,ASE萃取同样的样品量所用的溶剂最少,溶剂样品比仅为1.5∶1;其它方法的萃取时间用小时计算,ASE仅需12-20分钟。ASE是一个节省时间、节省溶剂、高效率的全自动萃取技术。

4.2与超临界萃取技术比较

ASE技术比超临界萃取技术具有更多的优势,二者比较情况见表2。

由上表可见,ASE技术操作更简便,适用范围更广泛。由于ASE萃取池最大为100mL,故一次可处理大量样品,更适合于痕量、超痕量污染物的萃取。ASE已列入美国EPA标准方法,符合标准化要求。

转贴于  4.3与索氏提取技术比较

索氏提取是传统的萃取方法,也是目前大多数实验室普遍使用的方法。ASE可以完全取代索氏提取,并有非常明显的优势,二者比较见表3。

采用ASE技术可在较短的时间内获得更好的萃取效率;萃取溶剂的用量明显减少,从而使得单个样品的提取费用也显著降低;由于采用密闭系统,大大降低了有机组分的损失,提高了回收率。

五、问题与展望

ASE是近年来发展的现代化萃取技术,由于其突出的优点,已受到环境污染监测工作者的极大关注。 ASE技术在处理底泥等固相物质中具有强大的优势,但仍具有其局限性,它不适于水中有机污染物的监测,因此在水环境监测中应进一步提高水中有机物监测技术水平。

水中挥发性有机污染物监测也应改变传统的顶空气相色谱法,发展吹扫捕集气相色谱法;对于水中半挥发和难挥发、难降解有机物的监测,应发展固相萃取技术,促进水中有机污染物监测现代化技术的发展。

ASE技术的高效萃取性能及其仪器高度自动化的完美结合大大改善了环境污染物监测工作质量和效率,对实现环境监测的现代化有重要的现实意义。在水环境监测中,应系统地发展吹扫捕集、固相萃取、快速溶剂萃取(ASE)技术,这三种前处理技术的结合可对水环境中有机污染物进行较完整的处理,再与色谱技术的联合使用,即可较全面地监测水环境有机污染状况,为进行污染趋势分析及研究控制对策提供可靠、全面的科学依据,从而促进水利现代化的可持续发展。

参考文献

[1] 张景明. 水样中痕量有机物分析的前处理方法. 中国环境监测,2001,17(3):31~33

[2] 牟世芬. 加速溶剂萃取的原理及应用. 环境化学, 2001,20(3):299~300

[3] 刘晓茹. 我国水环境有机污染现状与控制对策. 水利技术监督, 2002, 5:58~60

第7篇:有机化工溶剂范文

关键词:天然气处理 工艺 优化

天然气处理通常是为了满足以下三种应用的要求 :即到 L N G (液化天然气)厂进行原料气处理、N GL (天然气凝析液)厂的液相处理和使天然气达到销售管输标准的处理。天然气中所含杂质的种类及含量影响着三种不同应用的处理成本。

1、天然气中的杂质

工业上常用的天然气脱水方法有 :①吸收 (三甘醇脱水) ;②吸附 (分子筛或硅胶) ;③冷冻 (投加甘醇/甲醇) ;④渗透 (薄膜)。前两种方法是利用液体吸收剂 (三甘醇)或固体干燥剂 (分子筛、硅胶等)的吸水性 ;第三种方法采用冷却法 ,将水分子冷凝成液相 ,加甘醇或甲醇抑制剂的作用是防止水合物形成和结冰 ;第四种方法是利用水分子和烃分子穿过半透性聚合物膜速度差别来实现分离。气体经过冷却脱除游离水后 ,采用分子筛 ( 3A或 4A类型)吸附可进一步将净化气的含水量降至渐下降 ,一般使用 2~4年就要进行更换。如能对分子筛的吸附、生和老化机理进行详细研究 ,优化装置的操作参数 ,就可以实现真正意义上的降本。

2、气相处理的理论

通常采用固定床吸附或分子筛脱除汞。在脱汞领域 ,最新的进展主要在汞的检测技术方面 ,目前检测装置可将金属汞脱至低于该检测范围。

3、凝液相处理的工艺

天然气凝液液相处理与炼油厂的液烃处理和凝析液处理相似。一般采用胺溶剂工艺可将 H 2 S和COS脱至适当的指标 ( H 2 S为 10 mg/ kg ,COS为 5mg/ kg)。液烃要进一步水洗 ,以回收其中携带的胺。目前各种常用的碱法脱硫工艺可达到深度脱硫 ,烃相产品也必须水洗以降低碱含量。通常液烃必须用分子筛干燥 ,以防止 COS和水重新转化成H2 S。当前新工艺的研究主要集中在开发新型接触装置和减少污染物的排放方面。

4、天然气气相处理工艺的选择

对可使用溶剂处理工艺的 ,技术和操作方面的原则体现在经济因素上 ,即这种处理要求选择最佳的溶剂。现分别论述如下 :

(1)酸气脱除工艺的基本要求是使处理后的净化气符合产品指标要求。

(2)在净化气合格的前提下 ,另一个主要指标是可靠性。在溶剂气体处理工艺中 ,溶剂起泡是一个关键问题。起泡的原因多种多样 ,其对各种酸气脱除工艺的影响程度与所采用的设备有关。结垢、腐蚀等问题与采用的溶剂 (胺的类型)、操作管理水平和材料选择有关。若装置的设计和操作适当 ,运行期间几乎不会发生重大的腐蚀或结垢问题。

(3)为了降低设备投资和操作成本 ,总是希望溶剂能够保持较高的酸气负荷。实际上酸气负荷取决于最大平衡负荷并且受溶剂腐蚀程度的制约。在含CO 2的原料气中选择性脱 H 2 S时 ,溶剂对 H 2 S和CO 2的吸附能力有明显的不同。如果溶剂要同时脱除硫醇 ,也可以据此确定溶剂的循环量。

(4)随着工艺技术的改进 ,许多装置的溶剂替换量明显减少。减少新鲜溶剂补充的负面影响是降解产物积累 ,特别是酸性成分和重质降解产物积累 ,已成为气体厂的一大难题。中和只能使杂质沉淀。若溶剂的质量降到无法避免腐蚀和结垢的程度时 ,补救措施是更换溶剂 ,或就地再生溶剂。

(5)混合溶剂可以脱除大量的有机硫 ,但水基(纯化学)溶剂却不能。若在主吸收工艺中采用水基溶剂 ,必须为分子筛再生气设计一套单独的混合溶剂或物理溶剂流程。

(6)由于溶剂携带烃类造成损失也是影响工艺选择的一个经济因素。若胺再生系统排出的酸气中含有硫组分 ,那么酸气中烃的含量将决定着酸气是否需要焚烧。若含硫量高 ,所含的烃类将影响后续硫回收装置的设计。

(7)基于胺与酸气气液平衡 ,降低温度有利于降低溶剂上方酸气的平衡分压 ,从而增加吸收的驱动力 ,但是低温下溶剂的粘度增大 ,会阻碍酸气成分从气体向液体的传递 ,并且 MD EA溶剂中所使用的活化剂成分在高温下作用效果更好 ,有些 MD EA配方在极低温度下变得不稳定 ,还会发生组分分离。

(8)较高进料气温度将使净化气温度也较高 ,这将影响下游的分子筛脱水干燥效果。不论分子筛的作用是纯粹用于脱水 ,还是兼作脱有机硫 ,对净化气进行冷却分离总是有益的。冷却温度受水合物形成温度的限制。

(9)影响酸气脱除技术优化选择的非技术因素如下 :①许可证费和专利费 ;②技术支持 ;③工艺供应商的工程设计和操作经验 ;④选择专利溶剂可能会受限于一家公司供货。

脱除 H2 S和大量 COS通常采用壳牌 Adip工艺。当所要脱除的总量少又必须满足很低含量的指标时 ,则采用后续碱洗完成脱 H2 S ,同时用吸附剂脱除微量的 COS。碱处理工艺的难题是废碱的处置。

5、单纯去脱 CO2与脱 H2 S/ CO2的对比

工艺方案的投资取决于进料气中杂质的类型、含量及环保要求。脱水和脱汞段的成本主要取决于处理量。若采用无水溶剂 ,脱水的费用则非常低廉。脱汞床的大小主要由接触时间和处理量所决定。研究得出的结论为 :若 CO 2含量小于 15 %~20 % mol ,且处理量大时 , Sulfinol工艺较各种纯物理工艺更为经济 ;各种水溶剂工艺和混合溶剂工艺的基建投资没有明显差异。如果进料气含 H2 S和有机硫化合物 ,则气体处理成本会明显增加。对于所含的有机硫成分 , Sulfinol经常是首选工艺 ,因为它可以一步脱除 H2 S、CO2、COS和硫醇。若进料气的 H2 S和 CO2含量很高 ,脱硫醇不会额外增加成本 ,只有在 H2 S和 CO2含量很低时 ,脱硫醇才决定着酸气脱除装置的大小。若 SO2排放受限制 ,需增设硫回收装置 ,通常选择克劳斯装置。随着进料酸气 H2 S含量的减少 ,克劳斯装置的成本相应增加。进料气中 H2 S/ CO2最小比率以及硫醇含量是最终工艺选择和取得最经济有效设计的关键因素。通过表 3可发现 H2 S对液化厂预处理工段各种成本的影响。

得出结论 :同为一套L N G装置 (300×104 t/ a)由于增设了脱 H 2 S ,气体处理的成本大幅度增加 ;关键因素是需要酸气浓缩 (在该实例中)和回收硫。若 CO 2含量很高 ( > 20 % V) ,则需对气体处理装置排出的酸气专门进行浓缩 ,以便提供合格的克劳斯进料气。处理成本需额外增加 10 %~ 90 %的投资费用。H 2 S/ CO 2比率愈低 ,满足克劳斯进料气要求的成本就愈高。

第8篇:有机化工溶剂范文

关键词:低压管道;PVC塑料管;施工

1粘结溶剂

低压管道工程施工中PVC塑料管主要采用溶剂粘接的连接方式进行施工。溶接剂粘接法适合本工程使用,而且能保证工程安装质量。施工前必须严格按照设计要求及施工规范进行购置管材及溶剂,尤其溶剂质量是保证工程质量的关键因素。因此在购买粘结溶剂时特别注意以下要求:①溶剂应呈自由流动状态(不得为凝胶体),在未搅拌情况下不得有分层现象和析出物;②溶接剂内不得有团块、不溶颗粒或其他影响粘接强度的杂质;③对于UPVC管道,固化1.24和36h的剪切强度应分别为:P1≥0.60MPa、P2≥2MPa、P3≥5MPa。

2溶剂粘接

2.1承口溶剂粘接型承口一般为锥形,即其口部直径比根部稍大。对锥度大小的规定是确保承口内表面与插口外表面经溶解后能溶合或粘合成一体且达到相应强度的必要条件。承口锥度及尺寸在有关标准中有不同的规定,国标中锥度偏小,规定管材自然试插承口的深度约为其承口长度的1/3~3/4。

2.2工艺将适量的溶接剂涂刷于塑料管道的承、插面,使其充分溶解、软化,在承、插面湿润软化的状态下施加均和的外力,令承、插面连接并初步固化,再经一定时间后可达到使用强度。

2.3注意事项

2.3.1粘接表面须被充分溶解、软化。通过溶接剂、适宜的溶剂或两者的共同作用使粘接表面达到软化和渗透的效果;在某种情况下(如寒冷环境中)采用适宜的溶剂通常比单独使用溶接剂能更快地渗透并使表面迅速软化。

2.3.2涂胶层须有足够的厚度,必须涂抹足够的溶接剂以填满粘接部位的缝隙。此外,足够的溶接剂涂层能渗透材料(管道)表面并且较厚的涂胶层能保持长时间的湿润状态,使其在连接时仍保持表面湿润。

2.3.3连接时粘接表面须处于均匀的湿润、软化状态。如果承口(管件)和插口(管材)的表层在连接时均匀、湿润且软化,则两个表面会很快结合而成为同一溶胶层,否则会出现“干粘”(两表面不能溶在一起)现象。为此,需选择宽为1/3~1/2管径的毛刷及敞口容器,使涂胶快速并有足够的厚度。

2.3.4插口插至承口根部时,当湿润、软化的粘接表面受均和的外力挤压、重叠并溶合之初,两粘接表面溶接剂尚未初步固化(结合为一体),两者相互排斥,此时须保持施力1~3min至初步固化以免滑脱。当套接较松(试插深度超过3/4)时需增加涂刷溶接剂的次数,让其初步干结后再次涂刷,以增加粘接面的胶层厚度。

2.3.5固化时间T溶合面<T粘合面。因为粘接面贴合紧密的溶合部位强度要比有缝隙的粘合部位强度增长得更快,故对套接(试插)有一定要求,套接较松的粘接面需更长的固化时间。

3施工步骤

施工前应按设计图纸的管径和现场核准的长度(注意扣除管、配件的长度)进行截管。

截管工具宜选用割刀、细齿锯或专用断管机具;截口端面应平整并垂直于管轴线(可沿管道圆周作垂直管轴标记再截管);应去掉截口处的毛刺和毛边并磨(刮)倒角(可选用中号砂纸、板锉或角磨机),倒角坡度宜为15~20°,倒角长度约为1mm(小口径)或2~4mm(中、大口径)。

3.1一般要求管道粘接不宜在湿度很大的环境下进行,操作场所应远离火源,防止撞击和避免阳光直射,在温度≤-5 ℃环境中不宜操作。

3.2表面处理管材和管件在粘合前应用棉纱或干布将承、插口处粘接表面擦拭干净,使其确保清洁,无尘砂与水迹;当表面沾有油污时须用棉纱或干布蘸丙酮等清洁剂将其擦净;棉纱或干布不得带有油腻及污垢;当表面粘附物难以擦净时,可用细砂纸打磨。

3.3试插及标线粘接前应进行试插以确保承、插口配合情况符合要求,并根据管件实测承口深度在管端表面划出插入深度标记(粘接时须插入深度即承口深度),对中、大口径管道尤其须注意。

3.4毛刷及器具涂抹溶接剂时应使用鬃刷或尼龙刷,刷宽应为管径的1/3~1/2,并宜用带盖的敞口容器盛装,随用随开。

3.5涂胶涂抹溶接剂时须先涂承口,后涂插口(管径≥90mm的管道承、插面应同时涂刷),重复2~3次,宜先环向涂刷再轴向涂刷,溶接剂涂刷承口时由里向外,插口涂刷应为管端至插入深度标记位置,溶接剂涂抹应迅速、均匀、适量,粘接时保持粘接面湿润且软化。

3.6连接及初步固化承、插口涂抹溶接剂后应立即找正方向将管端插入承口并用力挤压,使管端插入至预先划出的插入深度标记处(即插至承口底部),并保证承、插接口的直度;同时须保持必要的施力时间(管径<63mm的约为30~60s,管径≥63mm的约为1~3min)以防止接口滑脱。当插至1/2承口再往里插时宜稍加转动,但不应超过90°,不应插到底部后进行旋转。

3.7中、大口径管道(管径≥90mm)溶剂粘接时的承、插连接须特别注意选择合适的毛刷(宽度),并尽快涂刷和使用足够的溶接剂,两面同时涂刷完毕应立即将插口插入承口,并施加较大的、均和的承、插连接力(如增加操作人员、使用手动葫芦等拉紧工具),插接过程严禁使用(或借助)锤子等击打。

3.8清理承、插口粘接后应将挤出的溶接剂擦净。

4固化时间及用量

固化即溶接剂通过溶剂挥发形成凝胶,通过化学反应使溶接剂与被粘物体在界面上逐步形成最大粘接力的过程。初步固化亦称凝胶,即溶剂粘接面达到可承受搬运、安装所需的强度。温度、时间、湿度是溶剂挥发、化学反应的3个重要参数(即固化工艺的影响因素)。各种溶接剂具有其特定的固化温度,而温度和固化时间具有一定关系,即固化温度高,需要时间短;反之则时间长。但若低于固化规定温度,即使时间再长固化过程也无法完成;高于固化温度时虽然固化时间缩短,但因固化速度太快,胶层变脆,其粘接强度下降。湿度亦影响溶剂的挥发。

5低温及高温环境下的粘接

常温及稍高于常温的天气对溶接剂的挥发及化学反应最为适宜,当环境温度为低温或高温时需采取相应措施。

5.1低温(≤5 ℃)①宜使用预粘剂以加快材料的浸润、溶胀;②涂胶次数要比常温时增加2次以上,固化期更长;③粘接处理尽可能使其处于一个较暖和的环境(如避免在早、晚操作);④溶接剂不用时应放在温暖的地方并保持其流动性,如发现有结冻现象,应使用温水温热,不得用明火烘烤;⑤特别注意要抹干潮湿的水气(包括冰或雪水);⑥可能的话应置于阳光下晒数小时以使温度有所升高;⑦粘接口初步固化时间较长,故作粘接处理时需避免前面粘接口受扭转、冲击等影响。

第9篇:有机化工溶剂范文

关键词:绿色有机合成 技术研究 化学

绿色有机化学的初衷是想从源头上成功抵挡住污染。使人类在生活中,不使用、不生产有害物质,并且在后期也不用再处理产生的废物。真正做到从原料到产品的每一个步骤,每一种物质都是安全无害的。

一、绿色有机过程中的溶剂绿色化

1.超临界流体,这类流体的密度实际上是与液体相似的,但更确切的来说,这是一种拥有传质速率快,本身具备的一些物理性质又对温度等因素带来的影响极为敏感,且粘度和扩散速度又与气体相似的,温度和压力都在临界点以上的这样一种流体。这种流体在有机化学的应用方面能够很好的控制反应过程中活性,调控选择性,成功实现反应与分离能够具有一体化的模式。

2.超临界水作为超临界流体中的代表被广泛应用在反应中,因为超临界水本身具有对一些气体或是有机物的溶解能力,这是一般物质无可取代的。除此之外,超临界水同样具有通过改变一些物理性质来影响反应速率,提高选择性。例如可以通过改变密度、粘度和介电常数,以及调控温度和压力。绿色有机化学中,关于超临界水的反应有水解反应、氧化反应和重排反应。应用到现实中的有旧塑料的油化再降解。

3.离子液体,离子液体主要具有在热的条件下仍然保持较高的稳定性,且不易挥发,通过调节组成它的阴离子和阳离子可以达到调控溶解性的效果,其次,其酸度也可以通过调节成为强酸的特点。而在概念上,离子液体被定义为由阴阳离子构成的,在接近室温的环境中可以保持液态的液体。许多重要的有机化合反应都用到了离子液体这一介质。例如酯化反应、聚合反应、氧化还原反应和烷基化反应。将离子溶液作为反应中的介质,有利于加速反应的速率,使反应始终保持在一个温和的环境中。

4.水溶剂,水溶剂顾名思义就是将水作为有机反应中的溶剂。因为其本身具有的疏水效应对有机转化的整个过程是十分有利的。例如在经醛缩合反应、Michael加成反应、Diels-Alder反应和Mannish反应中,水溶剂就可以提高反应的速度和整体的选择性。另一方面,水本身作为一种安全无害且环保的物质,逐渐的成为绿色有机化学研究中的热点。水在化学反应的过程中,不仅作为一种溶液参与其中,它也会影响反应的进程。经过长期的研究和探索,我们发现水在某些极强的多元反应中具有加速反应的效果,并且具有易于分离的特点。

5.氯两相体系,这种体系是由两种溶剂构成的,它们分别是普通有机溶剂和全氟溶剂。通常的情况下,如果温度较低,全氟溶剂与其他的普通有机溶剂就很难相溶,在这种情况下就会形成氟相和有机相的两相体系。而此时如果外界的环境温度上升,全氟溶剂则可以很好的与普通溶剂相溶,我们将这种溶解度随着温度急剧上升的情况称为形成单一相。这种现象能够更有利于为有机反应提供均相条件。同时,随着反应的结束,温度的降低,体系也会自然的恢复到两相体系。

绿色化学中的氟两相体系的应用也有许多,其中也分为两种,作为有机反应介质和催化剂作用。作为催化剂参与的反应有,烯烃的氢甲酞化反应和硼氢化反应、Diels-Alder反应、烯丙位取代反应和氧化反应。而作为有机介质参与的反应有硝化反应、Swern氧化反应和Hosomic-Sakurai反应。

二、绿色有机合成中的催化剂绿色化

1.固体酸催化剂,固体酸催化剂是指金属盐催化剂,金属氧化物催化剂和分子筛和杂多酸催化剂的总称。并且其本身也具有活性高,选择性强,反应后的产物易于分离而且也可以多次循环利用,这体现了绿色化学的主旨。

2.金属催化剂,有机金属配合物催化剂、金属氧化物催化剂和金属Pd催化剂同属于金属催化剂。我们通过实验证明了金属催化剂能够提升催化的速率,使用浸渍法获取1%的的Pd/Mgo,这将作为反应中的非均相催化剂,将不同性质的醇氧化,我们可以发现此催化剂具有使反应条件温和的特点。

3.酶催化剂,酶曾被许多人认为是化学反应中一种快速且专一的催化剂,近年来,酶在有机化学中的应用日见广泛,人们已经将它高效立体且具有灵活选择性的性能应用在有机化合物的合成中了,此外,酶还具有水解活性高的特点。

三、绿色有机合成过程中的合成方法的绿色化

1.用物理方法来促进化学反应,物理中的光、电和热这三种要素在化学有机反应中占有重要地位,也是我们在绿色有机合成方面的研究方向之一。例如利用微波炉的微波来促进反应速率的例子比比皆是。微波辐射条件不仅可以提升有机反应中的反应速率,也能够提升产品的纯度。在Diels-Alder反应中,微波辐射技术就被成功应用。除此之外,还有加成反应和杂环化合物的合成也作用了此项技术。例如在进行Diels-Alder成环反应实验时,用100w的微波加热五到二十五分钟,产率可以高达79%到90%,而用普通的方式加热,三个小时内仅可产生25%到60%,除了产率高这一特点外,微波方式还具有高选择性和条件温和的特点。另外,除了微波技术,超声波的空化功能也可以减少废物的排放,降低能量的损耗。

2.串联反应,绿色化学提倡减少能耗,避免污染。但我们的实验过程中经常会遇到提纯或是分离一个分子的步骤过于繁琐,不利于经济和环保。因此,我们有必要考虑串联反应在有机化学中的应用,当前串联反应已经被应用在了不对称合成和杂环化合物的合成过程之中,串联效应针对光学效应的产物和分子具有特殊的优越性。

四、总结

绿色有机合成化学逐渐成为了人们生产、生活,化学学科理论和实际发展中的必然选择。随着时代的不断进步,绿色有机合成化学也是我国工业化领域的大势所趋,绿色化学除了要做到溶液绿色化,催化剂绿色化,合成方法绿色化之外,还行应用各项先进技术,将绿色化学发展到各个领域之中去,尤其是基因工程,细胞工程和微生物工程。同时引导一些新兴技术的发展,例如微波技术和超声波技术,达到绿色化学的多领域全面发展。

参考文献

[1]刘雪暖,李玉秋.反应精馏技术的研究现状及其应用[J].中国化工产业,2011(08).