松香催化加氢

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----松香催化加氢

学 院：化学化工学院

专 业：化学工程与工艺

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一、 题目：松香催化加氢 二、 背景

松香是一种自然界极其丰富的天然树脂，来自可再生的松林资源。我国是松香生产大国，脂松香年产60万吨以上，居世界首位，并且随着我国可采脂松林面积的增加，松香的产量将会不断递增。到2010年，松香年产量将超过80万吨，而我国对松香的深加工利用率仅为35%，主要以出口脂松香为主，造成我国松香资源的巨大浪费，继续大力发展松香深加工产品，提高松香的附加值。松香的主要成分是枞酸型树脂酸（分子式为：C19H29COOH），多为具有三环菲骨架并含有两个双键的一元羧酸，由于含有双键及羧基，松香具有易氧化、性脆、热稳定性差等缺点，从而限制了它在工业上的更广泛应用。为此，人们对松香进行改性，以提高其利用价值。松香氢化反应是利用松香中树脂酸所含有的双键对松香进行加氢反应，改变了树脂酸的双键结构，使其趋于稳定，可消除松香因共轭双键存在而引起的缺点。氢化松香是松香的重要改性产品之一，具有抗氧化性能好、脆性小、热稳定性高、色泽浅等优点，因而广泛应用于胶黏剂、助焊剂、橡胶、涂胶、造纸、电子、食品等工业领域。

经济价值和社会效益：

松香工业国外已有一百多年的历史，特别是近20年来，世界松香产量依然在100~120万t，可见它有特殊的优越性。

我国松脂资源极其丰富，松香年产量达40万t，占世界总产量的1/3以上，每年出口创汇超过1亿美元，占世界贸易总量的40%。松香工业总产值超过10亿元，涉及的相关工业产值约占我国工业总产值的1/10。可见松香工业在我国占有重要地位。研究世界松香工业的产品市场和预测它的动向，对理顺商品的供求关系，开拓新市场，扩大商品流通，提高经济效益，有着重要意义，对我国松香工业的发展起着直接指导作用。

国内发展现状：

随着我国经济由粗放型向集约型转化，必须改变以往那种初级原料为主要产品的生产方式，对松香进行深加工提高产品附加值是今后松香工业的发展方向。总而言之，尽管我国氢化松香制备技术有了较大的发展，但尚处于初级阶段，与国外同行业的先进水平相比，我国氢化松香的加工技术水平还有较大差距。目前工业生产仍以Pd/C催化剂为主，开发既廉价活性又高的催化剂是目前的首要任务。必须集中力量，重点研究氢化

松香制备的新技术、新工艺，降低生产成本，生产出高品质氢化松香产品，满足不同行业的需求，这不仅可以提升我国氢化松香的生产技术，还将促进我国松香产业的新发展。

自20世纪70年代以来，我国对氢化松香进行了较广泛的研究，1975年中国林科院南京林化所完成了氢化松香的试制，并于1976年中国林科院南京林化所在采用间歇法氢化工艺成功研制氢化松香的基础上，与株洲林化厂协作，于1980年完成了中间试验，1991年实现了年产1500t氢化松香工业化生产。同年，广西大学有机化工研究所张运明、陈小鹏等，对松脂液加氢进行了研究，获得了松脂液冷却结晶提纯、溶剂循环使用加氢制四氢松香的中试成果。在1997年10月广西苍梧松脂厂年产1500t四氢松香连续生产线通过国家科委组织鉴定，于1998年正式投产，该工艺以Pd/C为催化剂，反应温度为270~280℃，压力为12.0~25.0MPa。1998年来，陈小鹏等对松香催化加氢反应机理进行了深入的研究，从理论上认识了该反应的本质，从而开发了以Raney—Ni为催化剂，在温度150~180℃、压力3.0~6.0MPa的反应条件下制备氢化松香的方法，并申请了中国发明专利。2004年候文彪对溶剂法氢化松香生产过程中溶剂变化的原因进行了分析，指出溶剂的变化是影响氢化松香质量的一个因素。2005年陈小鹏等提出了一种以松脂溶液为原料、Raoey—Ni或Pd/C为催化剂进行松脂加氢反应，反应温度为140~200℃，反应压力为4.0~15MPa，反应时间为0.5~3.0h，然后经过滤和减压蒸馏除去溶剂制造水白色氢化松香的新方法，并申请了中国发明专利。2005年鲁新堤等对氢化松香生产中影响产品颜色的因素进行了探讨，指出生产过程中控制产品色浅的适宜条件为：选用特级松香为原料，原料松香熔融时间5h，熔融温度130~150℃，松香流400L/h，反应温度240~250℃ 。

国外发展现状：

发达国家大量使用松香再加工产品,目前新产品研制工作减缓松香一直是重要的化工原料,现在美国年使用量保持在25万t以上,日本在10万t左右。虽然石油树脂的介入,松香在胶粘剂、涂料等方面的市场受到冲击,但是,由于松香作为天然产品,具有一些合成产品不具备的特点,所以在造纸、油墨、合成橡胶、食品和电子等方面的市场影响不大。目前发达国家几乎100%使用松香再加工或深加工产品。作为化学改性的原料,脂松香质量最好。但是,现在发达国家均没有脂松香生产,所以他们对脂松香深加工的新产品开发工作的积极性日趋减少。近年来世界各地区松香消费量地区年消费量(万t)美国25～28欧共体30～32中国14～18日本9～11其它国家151.2。发展中国家正在开发松

香再加工产品全世界脂松香产量占松香总产量的60%以上。

三、 检索过程

1、 中文资源：

(1)、维普资讯：

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检索域：时间1989-2012，范围：全部期刊，学科范围：生物学，材料科学，

化学化工，石油工业，能源动力，环境科学。

搜索结果：

1. 题 目 ：Raney镍上松香催化加氢反应动力学研究

作 者 ：韦小杰 李前 陈小鹏 王琳琳 梁杰珍

WEI Xiao-jie,LI Qian,CHEN Xiao-peng,WANG Lin-lin,LIANG Jie-zhen

机构地区：[1]广西大学化学化工学院,广西南宁530004 [2]广西梧州目成林产化工股份有限公司,广西

梧州543100

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi University,Guangxi Nanning 530004,China;2.Wuzhou Sun Shine Forestry and Chemicals CO.,LTD.of Guangxi,Guangxi Wuzhou 543100,China）

出 处 ：《化学世界》 2010年第51卷第12期 705-708页,共4页

基 金 ：国家自然科学基金项目（20976031）; 梧州市科技开发计划项目（200901011） 摘 要 ：以松香为原料、Raney镍为催化剂和200#油为溶剂进行松香催化加氢反应研究。在消除

松香加氢过程内外扩散影响的条件下,利用毛细管气相色谱法在线跟踪分析压力为5.0 MPa、温度为423-453 K下反应物浓度随时间的变化关系,对反应过程进行拟均相动力学研究,结果表明,松香催化加氢的反应速率与枞酸浓度呈0.5级反应,其动力学方程为r=5.68×105e-7.T5997c0A.5,表观活化能为63.18 kJ/mol。

2.题 目 ：松香催化加氢的研究进展

作 者 ：俞明远 刘仕伟 解从霞 姜蕊 于世涛 刘福胜

YU Ming-yuan , LIU Shi-wei , XIE Cong-xia, JIANG Rui, YU Shi-tao , LIU Fu-sheng 机构地区：[1]青岛科技大学化工学院,山东青岛266042 [2]青岛科技大学化学与分子工程学院,山东

青岛266042

出 处：《林产化学与工业》 2010年第30卷第1期 111-115页,共5页

Chemistry ＆ Industry of Forest Products

基 金 ：国家自然科学基金资助项目（30771695）

摘 要 ：对松香加氢反应使用的负载型贵金属催化剂、骨架镍催化剂、纳米镍催化剂及其反应

动力学做了全面的综述，并对上述催化剂的优缺点进行了讨论，对氢化松香的研究应用前景进行了展望，认为研制价廉、低温、低压下高活性的催化剂是松香氢化反应的研究重点。

3.题 目 ：松香催化加氢实验装置的研究

作 者 ：陈小鹏 王琳琳 韦小杰 祝远姣 张冬云 林洁 机构地区：广西大学化学化工学院,广西南宁530004

出 处 ：《广西大学学报：自然科学版》 2004年第29卷第2期 161-164页,共4页

Journal of Guangxi University（Natural Science Edition）

摘 要 ：采用FYX-2G型高压釜进行松香加氢反应实验，设计了一套温度、压力测量系统．使

二者既可现场读数又可远程传送．数据经计算机采集和处理，解决了现场操作的安全性和记录的快速性、准确性．改进了高压釜的搅拌器，结果表明采用推进式与浆式双层搅拌器，强化了气液固相际问的传质，在160C，5．0MPa，搅拌转速600r／min．反应时间70min的条件下，以Pd／C为催化剂松香加氢反应的枞酸转化率达99．7％．并且在高压釜上安装了高压采样装置，实验证明该装置能够在线跟踪反应物和产物浓度随时问的变化关系．

4.题 目 ：松香催化加氢过程中树脂酸组成变化的反跟踪分析

作 者 ：段文贵 安鑫南等

机构地区：[1]广西大学化学化工学院,广西南宁530004 [2]南京林业大学化工学院,江苏南京

210037

出 处 ：《色谱》 2003年第21卷第2期 174-177页,共4页

Chinese Journal of Chromatography

摘 要 ：利用自行改进的DEAE－Sephadex离子交换色谱和气相色谱－质谱－计算机联用（GC－

MS－DS）技术研究了在Raney Ni存在下脂松香催化加氢反应过程中各类树脂酸组成的变化。证实在本实验条件下松香催化加氢过程中的主体反应是树脂酸的二氢化，只伴

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