论文总字数：13591字

摘 要

本论文制备了一种M固体碱用于催化合成RT培司中间体，并考察了固体碱的四种不同装填方式对催化合成RT培司中间体的影响。其中，以固体碱催化剂最佳的装填方式催化合成RT培司中间体，考察了一系列工艺条件对催化合成RT培司中间体的影响，研究表明：在M固体碱10 g，m(苯胺)：m(硝基苯)=30：5，反应温度95 ℃，去离子水20 g，搅拌速度400 rpm，KOH为4.0 g，反应时间6 h的条件下，硝基苯的转化率为79.8 %，有效成分的选择性为94.5 %，副产物吩嗪的选择性为0.6 %。

关键词：RT培司中间体 固体碱 反应器

Novel Reactor In Industry Reaction Of RT

Abstract

In this paper, we studied the influence of four different filling mode of solid base for the catalytic synthesis of RT intermediate, and made a suitable solid base for this experiment. Among them, we catalytic synthesis of RT intermediates in the best filling mode and investigate effects of a series of conditions on the catalytic synthesis of RT intermediates, indicating that: M solid base 10 g, m (aniline): m (nitrophenyl) = 30: 5, the reaction temperature:95 ℃, deionized water:20 g, the stirring speed:400 rpm, KOH : 4.0 g, the reaction time : 6 h, under the conditions above, the conversion of nitrobenzeneIt was 79.8%, the selectivity of active ingredient was 94.5%,the selectivity of byproduct phenazine was 0.6%.

Key words: RT base intermediate； Solid base； Reactor；

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 RT培司理化性质 1

1.2 RT培司的应用 1

1.3 RT培司合成工艺路线 1

1.3.1 苯胺法 2

1.3.2 二苯胺法 2

1.3.3 甲酰苯胺法 3

1.3.4 碳酰苯胺法 4

1.3.5 硝基苯法 5

1.4 催化剂 5

1.5 反应器的选择 6

1.5.1 固定床反应器 6

1.5.2 反应釜 6

1.6 本课题的研究目的及意义 7

第二章 RT缩合反应工艺 8

2.1 实验试剂与仪器 8

2.1.1 实验主要试剂 8

2.1.2 实验仪器 8

2.2 催化剂的制备 9

2.2.1 竹粉的制备 9

2.2.2 负载型固体碱的制备 9

2.3 RT培司中间体的合成 9

2.3.1 实验方法 9

2.3.2 RT培司分析条件 10

2.4 不同反应器对反应结果的影响 11

2.5 RT培司中间体条件优化 12

2.5.1 转速对反应的影响 12

2.5.2 温度对反应的影响 13

2.5.3 碱量对反应的影响 14

2.5.4 反应时间对反应的影响 15

2.5.5 催化剂使用寿命的考察 15

2.6 本章小结 16

第三章 结论与展望 17

3.1 结论 17

3.2 展望……………..………………………………..…………………………17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 文献综述

1.1 RT培司理化性质^[1-2]

4-氨基二苯胺，又名对氨基二苯胺，英文名p-aminodiphenylamine(PADPA)，分子式是C₁₂H₁₂N₂，相对分子质量为184.24，结构式如下：

4-氨基二苯胺分析纯为针状结晶，能溶解于浓度较低的氯化氢溶液，易溶解于无水乙醇、乙醚、苯等有机溶剂，但不能溶于水。酒精内的重结晶制品，其熔点为66-67 ℃，沸点在354 ℃左右。4-氨基二苯胺在空气中容易氧化，在光或暴露的空气中逐步变成黑色， 工业品一般为一种灰褐色固体，有浓烈的刺激性气味。

1.2 RT培司的应用

RT培司作为一种重要的染料和橡胶助剂中间体，是生产蓝色盐RT、酸性大红GR、分散黄GFL等染料及抗氧化材料^[3]4010N、4020^[4]、4010、688等橡胶防老化助剂的原料。这种防老化助剂除具备优良的抗氧化能力外还具备抵抗臭氧、防止屈扰龟裂和抑制某些无益金属的作用，因此被普遍使用于轮胎、胶带和很多工业橡胶成品的制备中，尤其是子午线轮胎所不可缺少的原料。国外普遍认为对苯二胺类橡胶防老化助剂有高效、低毒、污染小的优点，是橡胶工业良好的防老剂，也是往后橡胶防老剂的前进方向。

1.3 RT培司合成工艺路线

从RT培司第一次被合成，到现今已有100余年。使用数量的持续上升提高了对其质量要求，RT培司的生产工艺接连得到改进与发展。有文献记载，4-氨基二苯胺的合成工艺方法有十多种，如苯酚、邻苯二甲酸、苯酚和胺缩合、氧化羟基苯胺、苯胺氧化还原法、芳胺化合物自氧化还原法、对硝基二苯胺还原法以及亚硝胺还原法等。目前，国内外合成RT培司的方法有很多，工业化合成的方

法一般以下几条路线:即苯胺法、二苯胺法、甲酰苯胺法、碳酰苯胺法和硝基苯法^[5]。

1.3.1 苯胺法^[6]

图1-1苯胺法反应原理

苯胺法即直接缩合法,加入催化剂和碱可直接缩合产生4-硝基二苯胺,再经催化剂加氢还原制成RT培司.氧化铜是合成过程中使用率最高的催化剂，碳酸钾是缚酸剂,反应温度在190-210 ℃左右,常压下缩合过程约12小时后，苯胺/废水层会形成氯化钾，在用水蒸气蒸馏回收。油层液体为4-硝基二苯胺,再进一步加氢还原反应生成RT培司，反应原理如图1-1。

总之，采用苯胺和硝基苯作为底物的反应特点是显而易见的：化学反应相对简单，原料易得，整个过程的生产成本相对较低。然而，4-硝基二苯胺的合成属于亲核取代反应，对实验条件要求很苛刻，需要较高的反应温度，反应时间长，其中苯胺容易被还原成焦油等副产物，在此过程中连续操作变得异常困难，导致产品的质量和收率都较低，而且反应所形成的副产物HCl对设备腐蚀性大，另外，该方法对环境污染比较严重，目前只有极少数企业采用该方法生产。

1.3.2 二苯胺法^[7]

该工艺以二苯胺为反应底物，加入亚硝酸盐和无机酸，发生亚硝化反应，生成N-亚硝基二苯胺，再经过费歇尔重排，产生的酸在碱的中和作用下，生成4-亚硝基二苯胺，最后再加氢还原得到RT培司，反应原理如图1-2。

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