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該反應(yīng)的反應(yīng)速率除受催化劑本身活性大小和宏觀物性的影響外,還受傳質(zhì)傳熱等因素的影響.氣液兩相反應(yīng)時(shí),原料丁炔二醇的濃度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響的,在固定氫氣壓力和流速的情況下,丁炔二醇濃度較低,可以得到較高的轉(zhuǎn)化率,但是設(shè)備利用率,而且會(huì)造成原料H的大量浪費(fèi),尤其是前一種情況,在工業(yè)化設(shè)計(jì)時(shí)是必須要考慮的因素.如果選擇高濃度的丁炔二醇溶液,轉(zhuǎn)化率,而要得到高的轉(zhuǎn)化率,就要延長(zhǎng)通H的時(shí)間和增加通H,的循環(huán)次數(shù).更重要的一點(diǎn)是,從式(3.17)可以看出,丁炔二醇催化加氫是-個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng).顯而易見(jiàn),丁炔二醇的濃度越大,體系放出的熱量就越多,以至于不易排出,造成操作上的不便.

吸收系統(tǒng)上,以除去反應(yīng)副產(chǎn)物SO,待SO被吸收后,在75~80℃下常壓蒸餾出溶劑苯,然后在真空度0.09MPa下減壓蒸餾出氯乙基吡咯烷酮.(2〉將氯乙基吡咯烷酮、溶劑苯和作為催化劑的KOH或醇鈉按比例(氯乙基吡咯烷酮:苯=3∶1)加入三頸燒瓶中,KOH加入量為氯乙基吡咯烷酮的10%(mol)。

顯然,吡咯烷酮鉀鹽更易與NVP進(jìn)行加成反應(yīng),導(dǎo)致在K,SO存在時(shí)NVP的水解速率也應(yīng)較大。由于NVP易水解,所以在NVP的生產(chǎn)和使用中應(yīng)注意兩點(diǎn):一是合成NVP時(shí)必須注意把水去除,保證產(chǎn)品中不含水分:;..是在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中,要使產(chǎn)品呈中性或弱堿性,從而防止水解與自聚合反應(yīng)發(fā)生,通常的方法是加入0.1%的堿如氫氧化鈉、氨或低分子量的胺類(lèi)。

條件:水溶液0.08ml,三羥甲基氯化銨,pH4.65,流速1ml/min,23℃.從圖2.4中不難看出,與其他所有自由基聚合的產(chǎn)物一樣,PVP也有一典型的Schulg-Flory分子量分布.通過(guò)不同分子量的K12,K;,和K3三種PVP分子量分布曲線進(jìn)行比較,分子量較大的PVP-K3分子量分布較寬,而分子量較小的PVP-K2分子量分布較窄.這是因?yàn)榉肿恿看蟮木酆衔?形成的分子鏈越長(zhǎng),在分子鏈形成的過(guò)程中就可能在某些部位因?yàn)榻又Χ纬蓚?cè)鏈,接枝程度越高,則分子量分布越寬.

在攪拌下加熱升溫至65℃,維持溫度65土5℃攪拌回流反應(yīng)3h停止反應(yīng),在65~90℃下常壓蒸餾出溶劑苯,在0.09MPa真空度下減壓蒸餾出產(chǎn)物NVP,未反應(yīng)的氯乙基吡咯烷酮返回再進(jìn)行反應(yīng)。我國(guó)目前PVP產(chǎn)品的消費(fèi)量大約為每年1000t,主要用于化妝品和輔料,所需產(chǎn)品仍主要來(lái)自于進(jìn)口,這主要是因?yàn)槲覈?guó)的PVP產(chǎn)品還沒(méi)有形成規(guī)模化、系列化.隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)對(duì)PVP的需要量將不斷增加,應(yīng)在這一領(lǐng)域繼續(xù)深入研究,提高生產(chǎn)能力,增加產(chǎn)品種類(lèi),進(jìn)-步完善產(chǎn)品質(zhì)量,為實(shí)現(xiàn)PVP產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化提供保障.由于PVP系列產(chǎn)品的價(jià)格較高,尤其是交聯(lián)聚合物價(jià)格更高,所以消費(fèi)市場(chǎng)主要為發(fā)達(dá),主要是美國(guó)、西歐、日本等和地區(qū).

與乙炔法合成NVP相比,Y-丁內(nèi)酯-直接脫水法具有反應(yīng)步驟少、操作條件較溫和等優(yōu)點(diǎn).大的不足之處是原料Y-丁內(nèi)酯價(jià)格較貴,不適合于大規(guī)模.工業(yè)化,很多脫水催化劑在實(shí)驗(yàn)室具有比較理想的性能,但對(duì)于工業(yè)化而言,卻都不夠理想.如果能在催化劑方面取得大的突破,Y-丁內(nèi)酯-直接脫水法仍然是一種很有前途的方法,所以現(xiàn)在仍有大批的科技工.

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即用--種鹵代劑把α-NHP分子內(nèi)的羥基轉(zhuǎn)化為鹵素,進(jìn)而使α-NHP轉(zhuǎn)變成鹵乙基吡咯烷酮,如氯乙基吡咯烷酮;三步為鹵乙基吡咯烷酮在一定條件下脫鹵生成NVP.這一方法與直接脫水法相比反應(yīng)條件較為溫和,但同時(shí)也有其不足之處,就是反應(yīng)步驟相對(duì)較多,工藝流程較長(zhǎng),使用的原料較多,副產(chǎn)物也較多,后處理工序煩瑣,會(huì)造成環(huán)境污染.就工業(yè)化而言,-丁內(nèi)酯法總的來(lái)說(shuō)都存在原料價(jià)格比較昂貴、生產(chǎn)成本較高的問(wèn)題.但是,與乙炔法比較,Y-丁內(nèi)酯法具有工藝流程短、設(shè)備投資小.建廠周期短、操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，比較適合NVP的中、小型生產(chǎn)廠家.

如我國(guó)PVP-I還處于應(yīng)用推廣階段,而在一-些發(fā)達(dá)，作為醫(yī)用殺菌劑,PVP-I已完全取代 I,-酒精溶液.而且,這些對(duì)PVP產(chǎn)品的需求量仍呈上升趨勢(shì),預(yù)計(jì)2000年,美國(guó)、西歐、日本對(duì)PVP的總消費(fèi)量將超過(guò)20 000t .消費(fèi)領(lǐng)域主要是醫(yī)藥醫(yī)療衛(wèi)生和化妝品,約占總消費(fèi)量的70%,近年來(lái)在飲料、造紙和紡織等領(lǐng)域的消費(fèi)量都在上升.雖然從PVP及其單體NVP投入市場(chǎng)到現(xiàn)在已有幾十年的歷史,但到目前為止 BASF和ISP兩家公司仍然是該領(lǐng)域產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家.先的PVP產(chǎn)品只是單一的均聚產(chǎn)品,到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為均聚、共聚和交聯(lián)等種類(lèi)以及工業(yè)級(jí)、醫(yī)藥級(jí)、食品級(jí)三種規(guī)格.其中,工業(yè)級(jí)產(chǎn)品包括K值從12一90的一系列均聚PVP,K值從37~75的NVP與乙酸乙烯酯的共聚物(PVP/VA)以及NVP與不飽和季銨鹽類(lèi)的共聚物(PVPQ).醫(yī)藥級(jí)產(chǎn)品包括一系列分子量的均聚PVP,NVP與乙酸乙烯酯的共聚物.NVP的交聯(lián)聚合物以及PVP-I等.食品級(jí)產(chǎn)品主要是指不溶性的NVP交聯(lián)聚合物.目前,據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,BASF和ISP兩家公司PVP系列產(chǎn)品的年產(chǎn)量估計(jì)在20 000t左右.

另外,該反應(yīng)是一個(gè)選擇性催化反應(yīng),生成產(chǎn)物的脫附是--個(gè)吸熱過(guò)程,體系放出的熱量增加,在加快產(chǎn)物1,4-丁二醇脫附的同時(shí),也使得一部分1,4-丁烯二醇來(lái)不及進(jìn)行進(jìn)一步加氫就從催化劑上脫附下來(lái)進(jìn)入產(chǎn)物中,總體是使產(chǎn)物中作為主要副產(chǎn)物的1,4-丁烯二醇比例增加,從而了生成1,4-丁二醇的選擇性.目前已有的乙炔法生產(chǎn)工藝丁炔二醇水溶液濃度在30%一40%之間。催化脫氫通常都需要加壓,丁炔二醇的催化加氫是通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)的:將30%~40%的丁炔二醇水溶液與高壓H同時(shí)引入裝有Ni催化劑的高壓固定床反應(yīng)器中,同時(shí)在反應(yīng)器外壁加上換熱套,以移去反應(yīng)過(guò)程放出的多余的熱量.

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這里所說(shuō)的相溶性是指PVP在其他溶劑中的溶解性,而相容性是指PVP與其他化學(xué)物質(zhì)同時(shí)使用時(shí)有利于其他物質(zhì)的使用性能的協(xié)調(diào)和改善,或者至少不會(huì)抑制其他物質(zhì)發(fā)揮應(yīng)有的功能,也不會(huì)相互發(fā)生反應(yīng)以至使某---方失去應(yīng)有的功能.相容性包括相溶性,因?yàn)镻VP溶液在某些方面比固體PVP更能發(fā)揮其作用,甚至PVP溶液具有很多固體PVP不具有的功能和性質(zhì)，一個(gè)典型的例子是PVP溶液可以形態(tài)成膜,而PVP固體粉末無(wú)論怎樣處理也難以成膜.