基本信息
- 项目名称：
- 乙二醛氧化法制备乙醛酸工艺改进
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 乙醛酸是一种重要的化工原料和中间体，在医药、农药、香料、造纸、食品添加剂和生物化学等领域的应用不断扩大。随着乙醛酸生产规模不断扩大，现有工艺的环境污染问题日显突出，国内外研究人员努力开发乙醛酸清洁生产工艺，本文探索用溴酸钠催化氧化乙二醛制备乙醛酸，以拓展乙二醛氧化催化剂筛选范围。
- 详细介绍：
- 乙醛酸是一种重要的化工原料和中间体，在医药、农药、香料、造纸、食品添加剂和生物化学等领域的应用不断扩大。目前主要用于广谱抗生素阿莫西林、羟氨苄头孢菌素、抗高血压药物阿替洛尔、香料香兰素、化妆品添加剂尿囊素和农药中间体生产中。采用溴酸钠催化剂为研究解决乙醛酸素生产中存在的关键技术问题提供了一些思路，对乙醛酸生产节能减排具有重要意义。采用氧气和硝酸为氧化剂，溴酸钠作催化剂，在盐酸水溶液中氧化乙二醛制备乙醛酸，以减少乙醛酸生产过程中氧化氮尾气。向845g 含有乙二醛29.6%和盐酸4.25%的水溶液中，加入溴酸钠10g，以1.5g/h速度加入50%硝酸，连续通入氧气，在反应温度45℃，压力0.01Mpa下进行氧化反应24h，得到含乙二醛1.31%和乙醛酸25.9%的反应完成液951g，乙二醛转化率95.0%，乙醛酸选择性81.4%。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- “爱生社”是天津职业大学生物与环境工程学院学生组建的学生专业社团，社员崇尚科学，锐意创新，积极参与课外科技实践活动，多次在大学生创新大赛中获奖，社员参与了专业教师从事的“乙二醛氧化法制备乙醛酸工艺改进”研究课题，在协助专业教师完成实验过程中大胆创新，进一步文献检索和实验总结完成了研究论文。目的是结合具体研究项目总结新技术开发的程序，掌握新技术消化、吸收和再创新的基本方法。
科学性、先进性及独特之处
- 社团辅导教师从事乙醛酸合成研究开发二十多年，将最新研究成果融入教学中，指出了乙醛酸工业生产中存在的问题和改进方向。爱生社”先后参与了“乙醛酸生产工艺改进”课题研究和发明专利“一种用氯气和氯酸盐氧化乙二醛制备乙醛酸方法”和发明专利“一种结晶乙醛酸制备方法”的申请及后续改进工作。本文首次采用溴酸钠催化剂研究解决乙醛酸素生产中存在的收率低和环境污染关键技术问题，达到国际先进水平。
应用价值和现实意义
- 乙醛酸是一种重要的化工原料和中间体，在医药、香料食品添加剂和生物化学等领域的应用不断扩大。目前主要用于广谱抗生素阿莫西林、香料香兰素、化妆品添加剂尿囊素和农药中间体生产中。随着广谱抗生素阿莫西林市场不断扩大，我国逐步成为乙醛酸主要生产国，但生产中存在收率低和氧化氮尾气污染问题。采用溴酸钠催化剂为研究解决乙醛酸素生产中存在的关键技术问题提供了思路，对乙醛酸生产节能减排具有重要意义。
学术论文摘要
- 摘要：采用氧气和硝酸为氧化剂，溴酸钠作催化剂，在盐酸水溶液中氧化乙二醛制备乙醛酸，以减少乙醛酸生产过程中氧化氮尾气。向845g 含有乙二醛29.6%和盐酸4.25%的水溶液中，加入溴酸钠10g，以1.5g/h速度加入50%硝酸，连续通入氧气，在反应温度45℃，压力0.01Mpa下进行氧化反应24h，得到含乙二醛1.31%和乙醛酸25.9%的反应完成液951g，乙二醛转化率95.0%，乙醛酸选择性81.4%。
获奖情况
- “乙二醛氧化法制备乙醛酸工艺改进”研究论文已通过中文核心刊物《盐业与化工》审稿。研究结果已申请发明专利二项：一种用氯气和氯酸盐氧化乙二醛制备乙醛酸方法，2009100690966,2009-10-21；一种结晶乙醛酸制备方法，200910228822,2009-11-27
鉴定结果
- 无
参考文献
- 现有技术及技术文献的检索目录 [1] 宋 克，蔡文吉，刘永庆.乙醛酸生产工艺及技术进展[J]. 化工科技 ,2007 , (5) :73-77. [2] 孙建梅，东玉武，王景明．乙醛酸的应用及生产方法探析[J]．天津化工，2004，l8(1)：37—40． [3] 裴蕾，刘福胜，于世涛.乙醛酸主要衍生物的合成及应用[J].天津化工，2007，（5）：39-42． [4]李建生,宋海燕.乙二醛氧化生产乙醛酸催化剂的研究[J].精细与专用化学品,2005,13(18):7-9. [5] 李建生,刘炳光,杨军强.一种用氯气和氯酸盐氧化乙二醛制备乙醛酸方法，2009100690966,2009-10-21 [6] 李建生,李梦伟,王召云.一种结晶乙醛酸制备方法，200910228822,2009-11-27 [7] 李建生,刘炳光,杨瑞静,等. 同时生产二氧化氯和乙醛酸绿色工艺研究[J]. 无机盐工业,2009,41(12):36-39. [8] 李建生, 董广前, 宋海燕. 固体乙醛酸清洁生产新工艺 [J]. 精细与专用化学品 , 2003,(19) ：21-22. [9] 刘天星,张朝立,潘素娟. 降低硝酸氧化法制备乙醛酸工艺中的乙二醛含量[J]. 大连工业大学学报，2008,27(3):238-238. [10] 王奇华 ，王存文，陈苏芳，等.空气催化氧化乙二醛合成乙醛酸的研究[J]. 武汉工程大学学报[J].2008,30(4):25-27. [11] 周智明,徐巧,楼军军,等. 一种催化氧气氧化乙二醛制备乙醛酸的新方法[J]. 北京理工大学学报,2005,25(5):451-454. [12] Bleger Francois,Simon Olivier,Schouteeten Alain.Process of preparation of glyoxylic acid aqueous solution[P].WO：2009092734, 2009-07-30. [13]三谷忠由，逺藤護.Process for preparation of glyoxylic acid (P). US：4503246， 1985-03-05.
同类课题研究水平概述
- 乙二醛氧化法制备乙醛酸文献总结 1产品概述 乙醛酸，化学式为C2H2O3，分子量为74.0，乙醛酸纯品为无色结晶，熔点93℃，半水结晶物熔点70℃，一水结晶物熔点50℃，易溶于水，微溶于乙醇、乙醚和苯等。乙醛酸工业生产方法主要有乙二醛氧化法、草酸电解还原法和顺酐臭氧氧化法等。随着广谱抗生素阿莫西林市场不断扩大，我国逐步成为乙醛酸主要生产国，目前年产量2万吨左右，发展前景广阔。 2乙醛酸合成工艺路线评价和选择 乙醛酸合成工艺路线有十多条，可以从乙二醛氧化、草酸还原、顺酐臭氧氧化、二氯乙酸水解、酒石酸氧化等途径制得，工业生产方法主要有乙二醛氧化法、草酸电解还原法和顺酐臭氧氧化法等。 国内曾建成了几个乙醛酸法中试生产装置，运行实践证明该法只适合在草酸原料和电力价格有优势的区域小规模应用，不能用于大规模生产。 顺酐臭氧氧化法突出优点是可得到高纯度固体产品、产品质量好和污染少，但存在设备投资大、电耗高和生产成本高的问题，目前只有奥地利一家公司采用。 3. 结论和建议 乙二醛混酸氧化合成乙醛酸工艺路线原料乙二醛来源充足，氧化副产物草酸的经济价值较高，氧化反应过程稳定，适合大规模生产，但仍存在收率低和氧化氮尾气污染问题，需要进一步改进。 参考文献 [1]裴蕾，刘福胜，于世涛.乙醛酸主要衍生物的合成及应用[J].天津化工，2007，（5）：39-42. [2]李建生，姚沛，孙洋洲．国内乙醛酸合成技术进展[J]．湖南化工，2000，30(2)：1-3 [3]李建生,夏永宏,林宁. 硝酸氧化乙二醛制备乙醛酸 [J]. 湖北化工 , 1998,(06) ：36-37 [4]李建生,宋海燕. 乙二醛氧化生产乙醛酸催化剂的研究 [J]. 精细与专用化学品 , 2005,(18) ：7-9. 5]李建生， 姚沛， 林宁等.草酸电解生产乙醛酸工艺改进[J].陕西化工，1998，（4）：37-38. [6]李建生，李梦伟，王召云，等.一种结晶乙醛酸制备方法[P]. 中国专利，CN101712615A，2010-05-26. [7]孙建梅，东玉武，王景明.乙醛酸的应用及生产方法探析[J]．天津化工，2004， 18（1）：37-40.
