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学年论文（设计）
学 院 化学化工学院 专 业 化学工程与工艺 年 级 姓 名 论文（设计）题目 合成甲缩醛的研究现状概论 指导教师 职称 成 绩
2011年5月23日
目 录
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摘 要 ................................................................ 1 关键词 ................................................................ 1
Abstract .............................................................. 1
前言 .................................................................. 1 1 甲缩醛简介 .......................................................... 1 2 合成甲缩醛所使用的催化剂 ............................................ 2 3 甲缩醛的生产设备 .................................................... 3 4 甲缩醛的合成工艺 .................................................... 3
4.1 甲缩醛的合成方式 ................................................ 3
4.1.1 间歇反应合成工艺 .......................................... 3 4.1.2 连续反应合成工艺 .......................................... 4 4.1.3 催化精镏合成工艺 .......................................... 6 4.2 甲缩醛的合成方法 ................................................ 9
4.2.1 合成DMM的传统方法 ........................................ 9 4.2.2 新的合成方法 ............................................. 10
5 甲缩醛的应用 ....................................................... 18
5.1 甲缩醛空气氧化制取高浓度甲醛 ................................... 18 5.2 DMM重整制氢 ................................................... 19 5.3 甲缩醛在其他方面的应用 ......................................... 25
5.3.1 在杀虫剂配方中的应用 ..................................... 25 5.3.2 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用 ..................... 25 5.3.3 在空气清新剂配方中的应用 ................................. 26 5.3.4 在彩带配方中的应用 ....................................... 26 5.3.5 在电子设备清洁剂配方中的应用 ............................. 26 5.3.6 用于定量溶解 ............................................. 26 5.3.7 用于溶剂增效 ............................................. 26 5.3.8 用作燃料添加剂 ........................................... 26 5.3.9 作为直接燃料电池的燃料 ................................... 26 5.3.10 作为氟利昂的替代品 ...................................... 26
6 结术语 ............................................................. 27
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参考文献 ............................................................. 27
合成甲缩醛的研究现状概论
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摘 要：综述了国内外对合成甲缩醛研究的现状，并给出了对合成甲缩醛这类缩醛反应的催化剂、合成工艺及其应用，进而指出了在我国实现甲缩醛工业化的可行性和必要性。
关键词：甲缩醛；催化剂；合成工艺；应用
Abstract: Reviewed the research on synthesis of armour acetals, and gives the status of synthetic armour acetals this kind of acetals synthesis process of catalysts, reaction, and then points out its application in our country to realize armour acetals and the feasibility and necessity of industrialization.
Key words: Armour acetals; Catalyst; Synthesis process; Application
前言
目前，甲缩醛作为一种重要的化工原料日益被人们重视。其合成方法，已成为新兴的重要研究课题。甲缩醛的合成，比较成熟的合成工艺主要有间歇、连续和催化精镏三种。对于甲醇和甲醛合成甲缩醛这类缩醛反应，曾经使用无机盐(如硫酸、盐酸)，以及路易斯酸(如三氯化铁、三氯化铝等)作催化剂。但这些催化剂分离回收困难，腐蚀性强且催化活性也不高。目前，在工业生产中采用的较多的是阳离子交换树脂、结晶硅酸铝等固体酸性催化剂。而且，甲缩醛不仅在工业上有重要应用，还在生活中有广泛的应用，具有广阔的市场前景，并有望在能源和环境两个领域发挥重要作用。
1 甲缩醛简介
二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,DMM)，又名甲缩醛，为无色澄清易挥发可燃液体，有氯仿气味和刺激味。溶于3倍的水（20℃时水中溶解度32％（质量））。对粘膜有刺激性，有麻醉作用。吸入蒸气可引起鼻和喉刺激；高浓度吸入出现头晕等。对眼有损害，损害可持续数天。长期皮肤接触可致皮肤干燥。
甲缩醛具有许多优异的性能，如毒性低、含氧量高、具有双亲性、溶解能力强、表面张力小及蒸发热低等。可用于气溶胶和化妆品的生产、药物的合成(可以是溶剂或原料)、香料的提取，还可以作为高档油漆溶剂、高效清洗剂和生产高浓度甲醛的中间体等[1]。
近年来，随着其用途的拓展，DMM愈发受到学术界和工业界的重视[2?5]，并有望
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在能源和环境两个领域发挥重要作用[6]。因而，甲缩醛做为一种重要的化工原料日益被人们重视。它的合成方法，成为新兴的研究课题。关于甲缩醛合成方法的文献报道，国内甚少，国外也不多见。较详细的是来自日本旭化成工业株式会社的一份研究报告
[7]。综合各种报道，在甲缩醛合成的研究中，共同点是原料的选择都以甲醛和甲醇为
原料；不同点是催化剂和合成工艺的选择。
2 合成甲缩醛所使用的催化剂
对于甲醇和甲醛合成甲缩醛这类缩醛反应，曾经使用无机盐(如硫酸、盐酸)[8]， 以及路易斯酸(如三氯化铁、三氯化铝等)[9]做催化剂。但这些催化剂分离回收困难， 腐蚀性强且催化活性也不高。
日本旭化成公司采用阳离子交换树脂[10]、结晶硅酸铝[11?12]等固体酸性催化剂，已在工业生产中获得应用。其催化效果见表1。
表1 旭化成公司所用催化剂的效果
塔顶馏分
固态酸性催化剂
甲缩醛(%)
大网络强酸性阳离子交换树酯(商品名:Amberlite 200B) 阳离子交换树脂(凝胶型)(商品名:Amberlite 120B) 晶状丝光沸石型硅铝酸盐(硅酸盐/氧化铝的摩尔比=70) 晶状铝—硅酸盐(二氧化硅/氧化铝的摩尔比=10)
碳化四氯乙烯树酯衍生物
99 99 99 99 99
甲醛(%) 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6
甲醇(%) 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02
塔底排出物
在上述所用的催化剂中，硅酸铝固体催化剂由于硅铝比在10以上(最好在20～200)，比一般催化剂表现出较强的疏水性能。甲醛溶液中的水和反应生成的水不能影响其酸强度，因而催化活性高，反应选择性好，催化剂使用寿命在一年以上。与阳离子交换树酯相比，还具有机械强度高，耐热性能好等优点，而倍受重视[13]。
此外，也有将二氢茚酮130[14]，以及把二乙烯基苯载于硅胶上制成硅胶载体催化剂等应用于甲缩醛合成工艺中。
在催化剂的使用方法上，有的使催化剂颗粒疏松填充，有的将催化剂以泥浆形式分散于容器或反应塔内，也有将催化剂与拉希环一起填充的[15]。还有人将催化剂置于布袋内或用不锈钢丝网包裹后填充的[16]。根据不同的工艺条件和反应器所选用的上述各种方法，均可使催化剂发挥其催化效能。
这里简要介绍一种合成甲缩醛的催化剂——二甲醚。二甲醚氧化合成甲缩醛的催
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