Page 228 - 《精细化工》2020年第6期

·1294· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

的胺值先下降后缓慢上升。在反应时间为 4 h 时，
胺值最低，为 8.02 mg KOH/g。主要原因为，反应
时间过短时，反应物反应不充分导致胺值较高，反
应时间过长导致部分酰胺分解，胺值增加。因此，
反应时间选择 4 h。
2.3.3 催化剂氢化钠用量对 AC-DETA-2PA 胺值的
影响
在 n(AC) ∶ n(DETA-2PA)=1 ∶ 1 、反应 温度
25 ℃、反应时间 4 h 的条件下，探究了催化剂氢化
图 11 n(AC)∶n(DETA-2PA)对 AC-DETA-2PA 胺值的影响
钠用量对合成 AC-DETA-2PA 胺值的影响，实验方
Fig. 11 Effect of n(AC)∶n(DETA-2PA) on the amine
法同 1.2 节，结果见图 10。 value of AC-DETA-2PA

2.4 AC-DETA-2PA 合成工艺的优化
2.4.1 响应面设计
从上述实验结果分析，继续考察反应温度（A）、
反应时间（B）、n(AC)∶n(DETA-2PA)（C）3 个因
素对 AC-DETA-2PA 胺值的影响，以胺值作为响应
值。采用三因素三水平响应面法优化实验，依据
Box-Behnken 原理，利用 Design-Expert 8.0.6 软件对
数据进行处理，各变量水平编码设计见表 3。

表 3 Box-Behnken 设计的变量及水平

Table 3 Variables and levels of Box-Behnken design
图 10 催化剂用量对 AC-DETA-2PA 胺值的影响 水平 A B C
Fig. 10 Effect of catalyst dosage on the amine value of –1 20 3 1.2∶1
AC-DETA-2PA 0 25 4 1.4∶1
1 30 5 1.6∶1

催化剂在反应中中和体系生成的盐酸，尽量使 2.4.2 回归模型的建立
反应体系维持在中性，提高反应的转化率。由图 10 在催化剂氢化钠用量占反应物（AC 和 DETA-
可知，随着催化剂用量的增加，胺值先减小后趋于 2PA）总质量 8.46%的条件下。采用响应面设计考察
平稳。当催化剂用量过少时，体系转化率较低，胺 了 A、B、C 三因素对 AC-DETA-2PA 胺值的影响。
值较高；当催化剂用量占反应物总质量为 8.46%时， 实验设计及结果见表 4。

胺值达到 9 mg KOH/g，再增加催化剂的用量，反应 表 4 实验设计与结果
体系的转化率增加不再明显，胺值趋于平稳。因此， Table 4 Experimental design and results
催化剂用量选择占反应物总质量的 8.46%。 实验号 A B C 胺值/（mg KOH/g）
1 –1 –1 0 7.56
2.3.4 n(AC)∶n(DETA-2PA)对 AC-DETA-2PA 胺值
2 1 –1 0 10.23
的影响 3 –1 1 0 9.39
在反应温度 25 ℃、反应时间 4 h、催化剂氢化钠 4 1 1 0 9.48
5 –1 0 –1 6.09
用量占反应物（AC 和 DETA-2PA）总质量 8.46%的条 6 1 0 –1 8.53
件下，探究了 n(AC)∶n(DETA-2PA)对 AC-DETA-2PA 7 –1 0 1 5.73
8 1 0 1 6.84
胺值的影响，实验方法同 1.2 节，结果见图 11。
9 0 –1 –1 5.82
由图 11 可知，n(AC)∶n(DETA-2PA)的减小有 10 0 1 –1 7.21
利于反应充分进行，在 n(AC)∶n(DETA-2PA)为 11 0 –1 1 5.03
12 0 1 1 5.82
1.4∶1.0 时，胺值达到最低（3.34 mg KOH/g）；随 13 0 0 0 3.55
着 n(AC)∶n(DETA-2PA)继续增加，AC 过多，体系 14 0 0 0 3.34
15 0 0 0 3.14
酸性增加，导致反应难以进行，胺值上升。因此，
16 0 0 0 3.23
选择 n(AC)∶n(DETA-2PA)=1.4∶1.0。 17 0 0 0 3.20