当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第三章 表面活性剂 > 3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺 > 视频(附件中含PPT)
同学们好
上节课我们讲到
如果用松香原料来制备表面活性剂
我们需要把松香中
不稳定的因素控制住
也就是把松香原料进行歧化反应
来制备歧化松香
再由歧化松香进行化学反应
便可以得到表面活性剂
我们知道
表面活性剂有阴离子 阳离子
两性和非离子型的
那么这里面呢
对于阴离子型的表面活性剂
可以引入的阴离子型
亲水性的基团比较多
例如松香本身的羧酸
它就是一个阴离子型的
而要想在松香中引入正电荷
也就是获得阳离子型的表面活性剂
最简单的就是要在松香酸骨架当中
引入含氮的化合物
我们知道松香酸的改性位点有两个
双键和羧基
那么在引入氮元素的这个反应呢
羧酸的反应相对要比较简单
那我们就可以在羧酸的碳上引入氨基
也就是由松香酸来制备松香胺
这就是我们这节课要讲的内容
由上节课我们讲到的
制备出来的稳定的歧化松香
来制备歧化松香胺
我们来分析一下这个合成过程
我们所用的原料是歧化松香酸
目标产物是歧化松香胺
也就是要把羧酸转变成伯胺的结构
羧酸可以引入氨基的最简单的反应
就是与氨气反应成盐
再经过失水去氧和加氢还原的过程
便可以得到歧化松香胺
反应的第一步就是歧化松香酸与氨气
在160到180摄氏度
生成歧化松香酸的铵盐
第二步
升高温度至230到270摄氏度
失水变成歧化松香酰胺
第三步 我们继续升高温度
从270升到300摄氏度
酰胺失水转变成歧化松香腈
松香腈再经过两次加氢还原过程
便得到了目标产物歧化松香胺
在这个反应原理当中
我们需要注意两个问题
第一个是
制备歧化松香腈的反应
它是一个可逆的反应
所以我们要想得到更多的目标产物
需要第一 不断地通入氨气
第二 我们还要移去生成的水
另外我们还可以通过加入一些脱水剂
来保证生成的水能够被完全移去
比如说钨酸氨
来提高松香腈的得率
第二个需要注意的是
在歧化松香腈氢气
还原生成歧化松香胺的过程中
这里面会有副产物仲胺和叔胺产生
这是因为所生成的目标产物伯胺
会与中间的产物松香亚胺
发生加成反应
产生副产物
所以这个过程当中呢
我们要加入少量的氢氧化钠
来防止副反应的发生
它的反应历程是
在氢氧化钠的作用下
松香亚氨上的氮元素会带负电性
得到的活性中间体
更容易与氢气结合来生成目标产物
而不是与伯胺加成生成副产物
防止了副反应的发生
在整个制备歧化松香胺过程当中
我们把它分成两个部分
一个是制备歧化松香腈
第二个是由歧化松香腈
来制备歧化松香胺
我们先来看制备歧化松香腈的过程
它包括氨化脱水反应
和减压蒸馏两个部分
结合歧化松香腈的工艺流程图
我们来分析一下
氨化脱水反应过程中
是歧化松香经过设备7熔融之后
加入催化剂
用真空吸入到氨化反应釜3当中
氨气则通过流量计2进行计量
经氨气管从反应釜的底部通入
进行鼓泡式的反应
升温加热
在开始的1到1.5个小时之内
我们加大通氨量
来保证反应快速的进行
随着温度的上升
铵盐开始脱水
维持小流量的氨气
保证反应向生成腈的方向进行
在氨化反应过程当中
通氨的速度以保持尾气吸收槽当中
有鼓泡的现象为准
也就是有多余的氨气产出为准
当温度升到200摄氏度以上时
我们可以从视镜里面
来观察脱水的情况
在前1到1.5小时
反应温度是控制在180到230摄氏度
然后逐步升温到300摄氏度
反应过程中每1小时取样
分析产物的酸值情况
待酸值降到5以下
脱水量达到了我们理论计算值以上时
继续保温0.5小时
便可以降温出料
来得到粗的产物松香腈
这个过程
催化剂钨酸铵的用量
一般为松香重量的0.25%到0.3%
通氨量为每小时2到3公斤
实际的耗量为松香重量的15到18%
氨化反应的时间在12个小时左右
制备歧化松香腈的第二个操作
是减压蒸馏
也就是把粗歧化松香腈进行蒸馏
来得到纯度更高的产物
这是因为在氨化反应过程当中
反应温度比较高
反应的时间又比较长
松香在反应过程中常伴有脱羧
裂解等副反应
而使产物的颜色呈黑褐色
粘稠的状态
我们必须经过蒸馏提纯
才可以用于后续的松香胺的制备生产
在工艺流程当中
具体的反应为
由反应器3当中
得到的粗松香腈进入到9蒸馏釜
当料温达到120摄氏度时
开始抽真空1小时
抽出低沸点的产物
当气相温度在210到260摄氏度
2000帕时
收集我们得到的松香腈馏分
当气相温度超过260摄氏度时
馏出物由线状体逐渐变为滴状
同时 气相温度明显下降时
便可以停止蒸馏
趁热放出釜残及歧化松香腈
蒸馏的时间一般是5到7小时
精制松香腈的得率为80%左右
所得到的松香腈为
黄色粘稠油状的液体
制备歧化松香胺生产的第二个部分为
歧化松香腈氢化处理
加氢反应是在耐高压不锈钢
无缝的钢管式反应器当中进行的
采用雷内镍作加氢催化剂
以乙醇为溶剂
加入适量的氢氧化钠作助催化剂
这个反应是呈现气 液 固
三相的一个催化反应
我们来参考工艺流程图来分析一下
它的工艺流程
将歧化松香腈
工业的乙醇
催化剂雷内镍
事先用乙醇来溶解
氢氧化钠混合搅拌均匀之后
借助真空
吸入到标号为6的氢化釜当中
用氢气或者氮气反复冲洗设备
以去除掉反应器当中微量的空气
再充入氢气
系统的压力控制在4兆帕
通入蒸汽
加热至80摄氏度
加氢反应开始
这个反应为一个放热反应
所以这个时候氢气的压力下降
但反应温度会上升
我们不断补充高压的氢气
保持压力和温度
反应的尾气由反应器的顶端导出
氢气经过处理净化之后
循环来使用
当加氢速度减慢时
压力基本上保持不变
表明反应已经接近结束了
可以停止通氢气
减压到0.2兆帕
产物进入到冷凝器11
溶剂乙醇由10来回收
粗胺进入到蒸馏塔17
再蒸馏进一步提纯
便可以得到我们的产品
我们的目标产物歧化松香胺是液态的
它的主要质量指标
有外观 颜色 密度 比旋光 粘度
以及胺的量
在质量指标表当中
我们给出了脂松香胺 歧化松香胺
和美国的松香胺的具体产品质量参数
其中脂松香胺是由脂松香为原料
来生产的松香胺
三种产品当中
歧化松香胺的总胺含量最高
这与它的原料歧化松香稳定性
是有很大关系的
好 同学们
我们今天讲解了
松香中引入氮元素
来制备歧化松香胺的方法
同学们要掌握合成的原理
和工艺流程图
那么我们通过最近两节课的讲解
学习了制备歧化松香
和歧化松香胺两种中间产物
下节课我们便来讲述
由这些中间产物
如何合成得到松香基表面活性剂
希望同学们继续关注我们的课程
-0 课程简介和参考资料
--参考书籍-1
--参考书籍-2
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-1.1 精细化学品的定义和分类
--讲义 1.1
--考核-习题 1.1
-1.2 精细化工的特点
--讲义 1.2
--考核-习题 1.2
-1.3 精细化工现状和发展趋势
--讲义 1.3
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-1.4 精细化工原料及林产精细化工
--讲义 1.4
--习题 1.4
--讨论:【思政教育】透过精细化工行业,如何看美国、中国和非洲发展?在专业领域,我们能做什么?
--辅助教学材料-皂荚果实、皂荚种仁、皂荚树培育区、挂果皂荚树
-1.5 拓展-访谈:精细化工中的法律知识
--讲义 1.5
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-1.6 拓展-讲座 甘露聚糖胶研究与应用
--讲义1.6
-作业:【北林混合式教学线上学习要求】第一章笔记
-2.1-1 先修知识介绍-有机化学基础知识
--讲义 2.1-1
--习题 2.1-1
-2.1-2 先修知识介绍-淀粉和纤维素化学结构
--讲义 2.1-2
--习题 2.1-2
-2.1-3 先修知识介绍-松脂简介
--讲义 2.1-3
--习题 2.1-3
--讨论:琥珀与松香
-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应
--讲义 2.2
--考核-习题 2.2
-2.3 单元反应-硝化与亚硝化、氨解、重氮化、烷基化与环化反应
--讲义 2.3
--考核-习题 2.3
-2.4 单元反应-氧化与还原、歧化及其它反应
--讲义 2.4
--考核-习题 2.4
-第二章 单元反应汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)
-3.1 表面活性剂概述
--讲义 3.1
--习题 3.1
-3.2-1 表面活性剂基础知识-概念
--讲义 3.2-1
--考核-习题 3.2-1
-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类
--讲义 3.2-2
--考核-习题 3.2-2
--讨论:使用氨基酸表面活性剂的洁面究竟对皮肤有什么好处呢?
-3.2-3 表面活性剂基础知识-表面张力
--讲义 3.2-3
--考核-习题 3.2-3
-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质
--讲义 3.2-4
--考核-习题 3.2-4
-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法
--讲义 3.2-5
--考核-习题 3.2-5
--期刊论文-滴体积法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度的新方法
-3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质
--讲义 3.2-6
--考核-习题 3.2-6
-3.2-7 表面活性剂基础知识-作用
--讲义 3.2-7
--考核-习题 3.2-7
-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素
--讲义 3.2-8
--习题 3.2-8
-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香
--讲义 3.3-1
--考核-习题 3.3-1
-3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺
--讲义 3.3-2
--习题 3.3-2
-3.3-3 松香合成表面活性剂-松香基表面活性剂
--讲义 3.3-3
--习题:3.3-3
--参考文献:8分
-3.4 常用表面活性剂产品
--讲义 3.4
--习题:3.4
-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力
--讲义 3.5
--习题 3.5
-第三章 表面活性剂汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-1
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-2
-前三章知识点翻转课堂(含实验)
-作业:前三章讨论课总结(需上传)
-作业:梁希混合式第三章笔记
-4.1 胶粘剂概述
--讲义 4.1
--考核-习题 4.1
-4.2 植物单宁胶粘剂
--讲义 4.2
--考核-习题 4.2
-4.3 松香胶粘剂
--讲义 4.3
--习题 4.3
-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂
--讲义 4.4
--习题 4.4
-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)
-5.1 食品添加剂概述
--讲义 5.1
--考核-习题 5.1
-5.2 食品抗氧化剂
--讲义 5.2
--考核-习题 5.2
-5.3-1 食用香料概述
--讲义 5.3-1
--习题 5.3-1
-5.3-2 食用香料-天然食用香料生产
--讲义 5.3-2
--考核-习题 5.3-2
-5.3-3 食用香料-香料单离技术
--讲义 5.3-3
--考核-习题 5.3-3
-5.3-4 食用香料-合成食用香料
--讲义 5.3-4
--习题 5.3-4
-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成
-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖
--讲义 5.4
--习题 5.4
--讨论:甜味剂
-5.5 拓展-访谈:食品添加剂的安全问题
--讲义 5.5
--习题 5.5
-第五章 笔记
-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂
--讲义 6.1
--考核-习题 6.1
-6.2 松节油合成冰片
--讲义 6.2
--习题 6.2
-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展
--讲义 6.3
--习题 6.3
-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识
--讲义 6.4
-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
-7.1 造纸助剂概述
--讲义 7.1
--考核-习题 7.1
--讨论:对纸的认识
-7.2 造纸施胶剂概述
--讲义 7.2
--考核-习题 7.2
-7.3 强化松香施胶剂
--讲义 7.3
--习题 7.3
-7.4 纸张增强剂
--讲义 7.4
--考核-习题 7.4
-第七章 造纸助剂笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)
-8.1 概述
--讲义 8.1
--考核-习题 8.1
-8.2 松香在涂料中应用
--讲义 8.2
--习题 8.2
-8.3 带锈涂料
--讲义 8.3
--考核-习题 8.3
--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
--讲义 9.1-1
--考核-习题 9.1-1
-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
--讲义 10.1
--考核-习题 10.1
-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
--考核-习题 10.3
-10.4 精细化工产品的仪器分析法
--讲义 10.4
--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
-北林林化讨论课视频