开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
一、课题背景
二甲基二烯丙基氯化铵（Diallyldimethylammonium Chloride），简称DMDAAC,是很有应用价值的阳离子单体，其聚合物相对分子量高、杀菌性能好、毒性低、水溶性好等特点，工业上使用规格为60%和65%的溶液。DMDAAC被广泛用于纺织印染、石油开采、造纸、制药化工、日用品生产等多个领域，在污水处理中更是作为重要的絮凝剂。国外从20世纪五十年代就开始对DMDAAC做出研究，国内研究起步较晚，初期主要以模仿为主，但近年来对其已有更多研究。由于其生产杂质多，质量不稳定，各研究者都在根据自己的经验以及自己认为的影响因素来进行工艺改造，但目前仍没有制定统一的生产标准[1]。
二甲基二烯丙基氯化铵的生产是通过二甲胺与氢氧化钠、氯丙烯的反应制得。主要有“一步法”和“两步法”两种。两种方法的区别在于一步法采用“一锅煮”反应，不分离叔胺中间体，而“两步法”先加入一半的氯丙烯反应量，将生成的叔胺中间体分离、提纯后再加入剩余氯丙烯完成后续的季铵化步骤。
“一步法”与“两步法”相比，产品纯度较低但收率高。并且，由于“两步法”增加了操作的复杂程度，会用到大量丙酮等有机溶剂作为季铵盐的结晶介质，同时增加了成本与污染性。因此，目前，“一步法”仍然是工业生产DMDAAC的主要方法，而“两步法”主要用于实验室需求的高纯度DMDAAC的制备[2-4]。
- 要解决的问题
- 二甲胺与氯丙烯的反应是常规的亲核取代反应历程，生成叔胺过程是二甲胺作为亲核试剂，由于二甲胺碱性较强，故这一步反应可以在较低温度下进行。而生成的二甲基烯丙基胺是叔胺且位阻较大，对于亲核进攻不利，此时需要较高温度以提高反应速率。同时，反应原料二甲胺的沸点仅为7℃很容易因挥发而造成原料损失；而氯丙烯的沸点为44~46℃也易挥发；产品DMDAAC在较高温度，PHgt;6的情况下容易分解为不饱和醛形成杂质。因此，DMDAAC的合成工艺中，反应温度与溶液PH都应该是重要控制参数，而温度
更应该作为关键控制点（CCP）来加以控制[5]。
- 二甲胺的水溶性较好，氯丙烯的脂溶性较好，但两者的互溶性较差，这容易造成产品中铵盐与低聚物杂质较多，影响品质[1]。
- 反应原料氯丙烯在氢氧化钠存在条件下容易发生水解，生成烯丙醇，烯丙醇作为阻聚剂，既造成原料的损失浪费，又严重影响产品的品质与纯度，工艺设计中需要解决[4]。
- 反应过程中有盐酸生成，二甲胺或者二甲基烯丙胺结合成盐后，将带来两方面的问题，一方面是两者成为盐酸盐后失去了亲核性，影响后续反应的进行；另一方面是二甲胺的盐酸盐或者二甲基烯丙胺的盐酸盐最终将成为水溶性杂质，需要考虑去除[4]。
- 一步反应法合成DMDAAC中，分液得到的油相物质主要成分为氯丙烯以及未发生第二次取代反应的二甲基烯丙基胺中间体，直接废弃将造成严重浪费。
- 可行性分析
针对问题1，对温度的控制应该分阶段控制，王雅琼等[5]研究得出，滴加生成叔胺阶段，保持温度在0~19℃可以有较高收率，且4℃左右为最佳；而季铵化阶段，回流温度保持在45℃为宜。文献报道中也有采用梯度升温法的，对温度控制进行了三次以上，出于操作方便性的考虑，本设计不对温度做太多次的改变，而选择采用滴加阶段保持较低温度（0~18℃），滴加完成后保持20℃反应1h,之后将温度升高到40℃保温反应8h的方法。
针对问题2，原料互溶性较差的问题，金东元等[6]曾采用相转移催化方法，理论上来说应该很适合，但由于相转移催化剂的加入，最终却导致了产品杂质的增加，不是很理想；刘皓[7]等采用均质泵代替传统的搅拌设备，明显降低了铵盐等杂质量，所以本设计予以采用。
针对问题3，主要解决思路为避免氯丙烯与氢氧化钠的直接接触，或者避免两者同时大量存在。
金东元等[6]采用强碱性离子交换树脂来代替NaOH，这一思路可以避免副产物NaCl的生成，但同样带来引入新的杂质的风险；
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