论文题目：合成环氧氯丙烷的皂化工艺及其废水处理研究
摘要：化工生产中合成环氧氯丙烷时,大多以Ca（OH）2作皂化剂与二氯丙醇反应,但其生产过程中结垢问题严重,存在安全隐患;同时合成环氧氯丙烷产生的废水具有高盐、有机的特点。该废水的生物处理法存在欠缺,难以去除废液中的氯盐及有机物,且处理成本较高。为解决这些问题,以二氯丙醇与不同皂化剂的反应作为研究对象,对比各皂化剂的优缺点;探索新的皂化剂、研究皂化反应的最佳工艺条件。此外,对皂化反应后的废水处理进行研究,获得高盐、有机废水处理方案以及最佳的废水处理工艺条件,为生产环氧氯丙烷提供科学数据与参考。（1）二氯丙醇与三种皂化剂Ca（OH）2、NaOH、NH3·H2O反应的最佳工艺条件根据单因素与正交实验法,得到二氯丙醇与NaOH反应的最佳工艺条件:温度70℃,NaOH与二氯丙醇的物质的量比为1.2:1,反应时间90 s,环氧氯丙烷的最高收率93.9%。二氯丙醇与Ca（OH）2反应的最佳工艺条件:温度80℃,Ca（OH）2与二氯丙醇的物质的量比为1.2:1,反应时间240 s,环氧氯丙烷的最高收率84.5%。二氯丙醇与NH3·H2O反应的最佳工艺条件:温度60℃,NH3·H2O与二氯丙醇的物质的量比为1.2:1,反应时间360 s,环氧氯丙烷的最高收率46.8%。二氯丙醇与这三种皂化剂反应工艺比较:（1）反应温度（T）,TCa（OH）2＞TNaOH＞TNH3·H2O;（2）反应速率（ν）,νNaOH＞νCa（OH）2＞νNH3·H2O;（3）收率（Y）,YCa（OH）2＞YNaOH＞YNH3·H2O。此外,NaOH碱性强,极易腐蚀反应设备;Ca（OH）2作皂化剂,反应设备中结垢严重,安全隐患大;NH3·H2O作皂化剂时,产率很低,仅有46.8%,且反应速率慢。（2）探索新的皂化剂及其与二氯丙醇反应的最佳工艺条件基于上述三种皂化剂优缺点,本文将NaOH和NH3·H2O以一定摩尔比混合,设计出新的皂化剂与二氯丙醇反应。实验表明,二氯丙醇与混合碱反应的最佳工艺条件:混合碱与二氯丙醇的物质的量比为1.2:1;温度70℃;反应时间240 s,混合碱NaOH与NH3·H2O物质的量比为3.5:1,环氧氯丙烷的最高收率91.3%。（3）混合碱皂化剂的优势与Ca（OH）2、NaOH相比,混合碱NaOH和NH3·H2O作为皂化剂,二氯丙醇环化反应的速率与Ca（OH）2相当,环氧氯丙烷的最高收率（91.3%）高于Ca（OH）2（84.5%）,略低于NaOH（93.9%）。合成环氧氯丙烷的反应,过量的混合碱不生成难溶物,避免了反应设备与管道的堵塞。此外,混合碱的碱性弱于NaOH,对设备的腐蚀程度减弱。因此,混合碱NaOH和NH3·H2O作皂化剂,能够降低环氧氯丙烷的生产成本。（4）合成环氧氯丙烷产生的废水处理研究不同皂化剂与二氯丙醇反应后所产生的的废水处理,发现采用蒸发浓缩与Fenton试剂混凝沉淀相结合的方法对其废水处理效果好,能够解决生产环氧氯丙烷时产生的高盐、有机废水处理的问题。Fenton试剂法处理废水的最佳工艺条件:p H值3.0、反应温度60℃、H2O2浓度为2.4 g/L、Fe2+的浓度1.8 g/L、反应时间50 min,此时的COD去除率为93.3%。混合碱NaOH和NH3·H2O作为皂化剂,二氯丙醇环化反应产生的废水最易处理,氯盐和COD去除率较高,经济性好。废水经处理后p H值为7.6,COD含量165 mg/L,氯离子含量为313 mg/L,达到国家废水排放标准。
关键词：环氧氯丙烷;皂化剂;皂化工艺;废水处理;研究
学科专业：化学工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 环氧氯丙烷
1.3 二氯丙醇皂化反应
1.4 合成环氧氯丙烷的废水处理
1.5 研究思路与内容
第2章 二氯丙醇与皂化剂反应的工艺条件
2.1 引言
2.2 实验药品及仪器
2.3 实验原理
2.4 实验操作步骤
2.5 产物中ECH含量测定
2.6 实验方法
2.7 结果与讨论
2.8 不同皂化反应的结垢物质分析
2.9 本章小结
第3章 混合碱皂化剂与二氯丙醇皂化反应的工艺条件
3.1 引言
3.2 实验药品及仪器
3.3 实验方法
3.4 结果与讨论
3.5 本章小结
第4章 合成环氧氯丙烷的废水处理
4.1 引言
4.2 实验药品及仪器
4.3 废水指标检测
4.4 废水处理方案
4.5 废水处理步骤
4.6 蒸发浓缩法除氯盐
4.7 絮凝沉淀法—Fenton试剂法除COD
4.8 废水处理前后酸碱性
4.9 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间成果