活性炭固载氯化铁催化合成乙酸正丁酯
第19卷 第2期
吉 林 化 工 学 院 学 报Vol.19No.2 2002年6月
JOURNAL OF J IL IN INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLOGY
J un. 2002
收稿日期:2002-02-30
基金项目:河南省高校青年骨干教师资助计划项目(189)
作者简介:訾俊峰(1957-),男,河南许昌人,许昌师范高等专科学校副教授,主要从事合成化学方面的研究. 文章编号:100722853(2002)022*******
活性炭固载氯化铁催化合成乙酸正丁酯
訾俊峰,朱 蕾
(许昌师范高等专科学校化学系,河南许昌 461000)
摘要:研究了以活性炭固载氯化铁为催化剂,乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯,通过正交试验确定了最佳合成条件,结果表明,其酯化率可达86%.关 键 词:乙酸正丁酯;酯化反应;催化;氯化铁中图分类号:O 623.624 文献标识码:A
乙酸正丁酯是具有水果香味的无色液体,广泛应用与化工、医药、塑料及香料工业中.目前,乙酸正丁酯的工业合成一般是用浓硫酸作催化剂[1],但浓硫酸的强氧化性能导致一系列副反应的发生,使产品纯度低,收率不高(68.87%),并且浓硫酸对设备腐蚀严重,后处理过程中还会产生大量的含硫废水污染环境,从而促使人们研究其它合成方法,如固体超强酸催化[2～4]、杂多酸催化[1]等.这些催化剂与浓硫酸相比虽然催化活性较高,但催化剂的制备则较为复杂,成本较高,不利于推广.已经证明,无机盐中的FeCl 3?6H 2O 对合成乙酸正丁酯有良好的催化性能[5],但由于FeCl 3?6H 2O 能溶于反应液中而使产品色泽加深,
给后处理工作带来一定的麻烦.针对直接用FeCl 3?6H 2O 作催化剂时所存在的缺点,利用活性炭的
高吸附性能,将氯化铁固载于活性炭表面而得到固体催化剂,用于催化乙酸正丁酯的合成.
1 实验部分
1.1 主要试剂及仪器
试剂:冰醋酸、正丁醇等均为市售分析纯.催
化剂(自制).
主要仪器:SW K 21数字控温仪、2W 2阿贝折光仪、F TS2100MX 红外光谱仪、SP 26800气相色谱仪.1.2 催化剂的制备
称取100gFeCl 3?6H 2O 溶于少量乙醇中,加
入50g 粒状活性炭,加热回流0.5h ,抽滤,再用
无水乙醇洗涤至洗涤液几乎无色为止,抽滤,风干,然后在烘箱中120℃温度下活化2h ,于干燥箱中冷却,称量,得到73g 固体催化剂.1.3 酯的合成在装有温度计、带分水器的回流冷凝管的三口烧瓶中,按一定比例加入冰醋酸、正丁醇及少量催化剂,加热回流分水,控制反应温度115～124℃,当分水器中出现水滴时开始计时,反应结束后,冷却、过滤除去催化剂,反应液用饱和Na 2CO 3溶液洗涤至中性,再用水洗涤2次,用无水Mg 2SO 4干燥.过滤,蒸馏,收集124～126℃的馏分,称重,计算酯化率.产品用红外光谱、气相色谱鉴定结构和纯度,并用阿贝折光仪测折光率.
2 结果与讨论
2.1 正交试验
为了获得最优合成条件,将酯化率作为考察
目标,在固定正丁醇用量为0.2mol 的基础上,选定催化剂用量(A )、醇酸摩尔比(B )和反应时间(C )为考察因子进行正交试验.各因素和位级见表1.正交试验结果见表2.
表1 正交试验因素位级表
A/g B C/h 0.5 1.0∶1.0 1.01.0 1.0∶1.2 1.51.5
1.0∶1.4
2.0
表2 L9(34)正交试验表
序号A/g B C/h酯化率/%
10.5 1.0∶1.0 1.079.1
20.5 1.0∶1.2 1.581.3
30.5 1.0∶1.4 2.084.6
4 1.0 1.0∶1.0 1.578.9
5 1.0 1.0∶1.2 2.076.3
6 1.0 1.0∶1.4 1.085.0
7 1.5 1.0∶1.0 2.077.7
8 1.5 1.0∶1.2 1.080.6
9 1.5 1.0∶1.4 1.582.3
R1/381.778.681.6
R2/380.179.480.8
R3/380.284.079.5
R 1.6 5.4 2.1
最优组合A1B3C1
由表2可以看出合成乙酸正丁酯的最优组合为A1B3C1,其中醇酸摩尔比对酯化率的影响最大,其次是反应时间和催化剂用量.在考察醇酸摩尔比对酯化率的影响时,发现酯化率随着乙酸的用量增加而增大.为了找出最佳醇酸摩尔比进行了单因素检验.
2.2 醇酸摩尔比对酯化率的影响
固定0.2mol正丁醇,0.5g催化剂,改变冰乙酸的用量,在115～124℃温度下,控制反应1 h,其结果见表3.
表3 醇酸摩尔比对酯化率的影响
醇酸/mol 1.0∶1.01.0∶1.21.0∶1.31.0∶1.41.0∶1.5酯化率/%79.181.086.686.275.9
由表3可以看出,酯化率随着冰乙酸用量的增加而增大,但当乙酸用量增大到一定程度时,其酯化率反而会下降.这可能是由于乙酸用量的增加降低了正丁醇的浓度所致.因此,最佳醇酸摩尔比以1∶1.3为宜.
2.3 最佳条件重复实验
由正交试验和单因素检验结果得出合成乙酸正丁酯的最佳条件为:正丁醇用量为0.20mol,冰乙酸用量为0.26mol,催化剂用量为0.5g,控制反应温度为115～124℃,反应时间为1h.在此条件下进行了4次重复实验,其结果见表4.
表4 最佳条件重复实验结果
序号1234
酯化率/%86.285.586.585.8平均值化率为86.0%.
3 产品分析
用该法合成的乙酸正丁酯为无色透明液体,测定其折光率n20D=1.3944(文献值为1.3942),沸点为124～126℃,有特殊的水果香味.红外光谱测定显示下列特征吸收峰:1742.750cm-1 (C O),1241.047cm-1(C—O),未出现羟基吸收峰.经气相色谱分析,酯含量在98%以上.
4 结 论
(1)以活性炭固载氯化铁为催化剂合成乙酸正丁酯的最佳工艺条件为:当正丁醇用量为0.2 mol时,醇酸摩尔比为1∶1.3,催化剂用量为0.5g,反应时间为1h.
(2)该催化剂价廉易得,使用该催化剂时对设备无腐蚀、对环境污染小,催化剂易于与产品分离后处理简便,且反应时间短、酯化率高.是合成乙酸正丁酯的良好催化剂.
参考文献:
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反应的研究[J].精细化工,2000.(17)5:269-273.
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酸丁酯的研究[J].洛阳师专学报,1999,2:71-73.
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作用研究[J].沈阳教育学院学报,2000,4:109-
111.
(下转第7页)
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吉 林 化 工 学 院 学 报2002年
Control of crystal shape of flue gas desulf urization
sludge w aste into α2form calcium sulfate hemihydrate
XU Gui 2ping 1,TON G Shi 2tang 2
(1.Dept.of Chemical Engineering ,Hankou Branch ,Central China University of Technology ,Wuhan 430012,China ;2.Dept.of Chemical Engineering ,Institute of Chemistry and S ource Environment ,Wuhan University of Science &Technology ,Wuhan 430012,China )
Abstract :The crystal shape of flue gas desulfurization sludge waste into α2form calcium sulfate hemihydrate is studied.The study results show that the PH value ,the reaction temperature and the aqueous solution consisting of some alkali earth metal salts are the most important factors for this process.The more closed to the neutral range of PH value the liquid is adjusted ,the better stability of the α2form calcium sulfate hemihydrate appears.The aspect of crystals is varied from 10∶1to 1∶1with change of PH from 3to 6.The effects of adding crystal habit modifiers ,stabilizing agent and surfactant on the formation of ideal α2form hemihydrates are investigated experimentally.Meanwhile ,it is noticed that the type of cationic ions in the media influences the shape of crystals.
K ey w ords :flue gas desulfurization sludge ;α2form calcium sulfate hemihydrate ;aqueous solution ;crystal shape
(上接第2页)
Synthesis of butyl acetate using activated carbon
supported ferric chloride as catalyst
ZI J un 2feng ,ZHU Lei
(Dept.of Chemistry ,Xuchang Teachers College ,Xuchang 461000,China )
Abstract :The synthesis of butyl acetate with acetic acid and butanol as reactants and activated carbon sup 2ported ferric chloride as catalyst is studied.Through orthogonal experiment ,the optimum synthetic condi 2tions are investigated.The results show that the ratio of esterification is over 86%.K ey w ords :butyl acetate ;esterification ;catalysis ;ferric chloride
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第2期胥桂萍,等:从FG D 残渣制备α型半水石膏过程晶形的控制
催化反应精馏法制乙酸乙酯
催化反应精馏制乙酸乙酯 【实验目的】 1.掌握反应精馏的操作。 2.了解反应精馏与常规精馏的区别。 3.学会分析塔内物料组成。 4．掌握用气相色谱分析有机混合物料组成。 【实验原理】 反应精馏过程不同于一般精馏，他既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏适合于可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。 对醇酸酯化反应来说是可逆吸热反应，但该反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。本实验是以醋酸和乙醇为原料，在硫酸催化下生成醋酸乙酯的可逆反应。反应的化学方程式为： CH3COOH + C2H5OH——→CH3COOC2H5 + H2O 【实验步骤】 间歇操作流程 （1）将一定量的乙醇、乙酸，浓硫酸几滴倒入塔釜内，开启塔顶冷凝水，开启釜加热系统，开启塔身保温电源。 （2）当塔顶摆锤上有液体出现时，进行全回流操作15分钟后，设定回流比为3：1，开启回流比控制电源。 （3）30分钟后，用微量注射器在塔身五个不同部位取样，应尽量保证同步。 （4）分别将0.3uL样品注入色谱分析仪，记录数据，注射器用后应用蒸馏水或丙酮洗清，以备后用。 （5）重复3、4步操作。 （6）关闭塔釜及塔身加热电源，当不再有液体流回塔釜时，取塔顶馏出液和塔釜残留液称重，对馏出液及釜残液进行称重和色谱分析。 （7）关闭冷凝水及总电源。 【实验数据处理】 1.20分钟时，塔内不同高度处各物质组成
乙酸丁酯合成与精制实验方案
乙酸正丁酯的合成与精制专业实验预习报告 实验名称：乙酸正丁酯的合成及精制实验 姓名： 学号： 联系方式： 组员： 专业：化学工程与工艺
乙酸丁酯的合成与精制
乙酸正丁酯的合成与精制 一、实验目的 （1）初步了解和掌握化工产品开发的研究思路和实验研究方法。 （2）学会组织全流程实验，并获得高纯度的产品。 （3）学会分析实验流程及实验结果，提出实验改进方案。 二、实验原理 乙酸正丁酯是一种无色的液体。具有比乙酸戊酯略小的水果香味。它可与醇，酮，酯和大多数常用的有机溶剂混溶。特别是当它预先与活性溶剂或是惰性溶液混和时是硝化纤维素和纤维素醚的一种溶剂。天然品存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄等植物中，易挥发，难溶于水，能溶解油脂莘脑，树胶，松香等，有麻醉作用，有刺激性[1]。 乙酸正丁酯是一种重要的化工产品，也是一种重要的有机合成中间体，广泛用于涂料、制革、制药等工业。它是化工、医药等行业的主要溶剂之一，是清漆、人造革等的良好溶剂，还可用于部分化妆品、添加剂、防腐防霉剂等合成中，用以调配食用香精，也可用做日化香精及酒用香精。因此，乙酸正丁酯具有广泛的应用价值和发展前景。 现代工业中多采用间歇法，以浓硫酸作为催化剂生产，但此法存在着以下缺点： 1) 由于浓硫酸有强脱水性和氧化性，可能产生乙醚、乙烯等副产物，同时可能由于局部过热出现碳化，影响产品的分离； 2) 硫酸腐蚀性强，对设备的要求比较高； 3) 反应后的产品要经过多次碱洗、水洗才能出去硫酸等杂质，后处理复杂，产生的废水多，污染环境，给环境保护带来很大的压力。
随着人们充分利用资源、简化工艺流程、提高经济效益、保护生存环境的意识不断增强和环保法规的日益完善，用环境友好催化剂替代浓硫酸催化合成酯类化合物已成为探索方向。 对于乙酸正丁酯合成实验方案的改进中，绝大多数还是以酸、醇为原料的，只是所采用的催化剂不同而已，但是大多数均为固体酸。先将所查到的文献的部分方案简要叙述如下： ①蔡新安[2]等人利用廉价易得的硫酸氢钾催化剂来制备乙酸正丁酯，酯化产率较高，催化剂可重复使用，后处理简单，效果良好。硫酸氢钾是一种廉价、易得、稳定的无机酸性晶体，能够催化合成乙酸正丁酯。由于它难溶于有机反应体系，因而对设备的腐蚀性小，酯化率高，能够重复使用，是替代硫酸催化合成乙酸正丁酯的良好催化剂，适合工业化生产。研究得出的最佳条件为：正丁醇的用量为0.25mol，醇酸摩尔比为1:1.3，催化剂用量为反应物总质量的3%，在此条件下最高产率为86.83%。 ②柳艳修[3]等人在微波辐射的作用下研究了HZSM-5分子筛催化剂的多相催化酯化法合成乙酸正丁酯的反应，探讨了催化剂用量、微波辐射的功率、微波辐射的时间、和吸水剂用量对反应的影响。结果表明：在酸醇体积比为1.6时，HZMS-5分子筛催化剂为0.094g/ml（以乙酸计），微波辐射功率为640W，微波辐射时间为30min吸水机（氯化钙）为0.375g/ml（以乙酸计），酯的收率可以达到98.7%。 ③冯桂荣[4]等以乙酸和正丁醇为原料，分别以浓硫酸、三氯化铁和固体超强酸SO4/Fe2O3为催化剂合成乙酸正丁酯。利用正交设计法，通过极差分析，探讨了催化剂种类、醇酸摩尔比和酯化时间及它们之间的交互作用对酯的收率的影响。实验结果表明较好的催化条件是：醇酸物质的量比为2时，催化剂为固体超强酸SO4/Fe2O3，酯化时间为2h，其酯的收率可达93.5%。 ④尹彦冰[5]等人研究了以乙酸和正丁酯为原料，磷钼钒杂多酸为催化剂合成乙酸正丁酯的反应，考察了原料醇酸物质的量比、反应时间、反应温度、等因素对酯化反应的影响，经过试验确定了合成乙酸正丁酯的较佳工艺条件，醇酸物质的量比为1.2:1，磷钼钒杂多酸催化剂用量为反应总量的0.6，反应时间为85min，
培训4--乙酸正丁酯的合成
乙酸正丁酯的制备 一. 实验内容: 1.以乙酸和正丁醇为原料制备乙酸乙酯。 2.称重并计算产率。 3.完成实验报告和思考题。 二．基本原理： 乙酸和正丁醇的酯化反应为： H+ CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O 为了促使可逆的酯化反应向右进行，可让某一原料过量或连续地移去产物（酯和水）中的一种或全部的方式来达到。 本实验用浓硫酸作催化剂，等量的乙酸与正丁醇反应，采用分水器分水提高乙酸正丁酯的产率。 乙酸正丁酯、正丁醇和水的共沸物组成 组成（质量%） 共沸物沸点/℃ 正丁醇乙酸正丁丁酯水正丁醇-水93.0 55.5 44.5 乙酸正丁酯-水90.7 72.9 27.1 正丁醇-乙酸正丁酯117.6 67.2 32.8 正丁醇-乙酸正丁酯-水90.7 8.0 63.0 29.0 三. 主要仪器、试剂及材料： 1. 主要仪器 圆底烧瓶（50mL）、分水器、球形冷凝管、量筒、分液漏斗、温度计（200℃）、锥形瓶、三角漏斗、直形冷凝管、蒸馏头、尾接管、梨形瓶或圆底烧瓶烧杯（25mL）、台秤、电热套、脱脂棉、阿贝折光仪 2. 试剂及材料 正丁醇11.5mL、冰醋酸7.2mL、浓硫酸0.5mL、10%碳酸钠、无水硫酸镁
四. 实验装置: 五. 实验步骤: 在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入11.5mL(0.125mol)正丁醇和7.2mL(0.125mol)冰醋酸，摇匀。再小心地进入3~4滴浓硫酸，并加入2~3粒沸石。按装分水器和球形冷凝管，并在分水器中预先加水至略低于支管口，接通冷却水，用电热套加热回流，把反应一段时间生成的水逐渐分去，保持分水器中水在原来高度，约30~40分钟后不再有水生成，表示反应完毕，停止加热，记录出水量。 冷却后卸下回流冷凝管，在分水器中加水将有机层排入反应瓶中。将反应瓶中的液体倒入分液漏斗中，用10mL水洗涤，分出下层水层，上层有机层用10mL10%碳酸钠溶液洗涤，试验是否仍呈酸性（若仍呈酸性，继续用碳酸钠溶液洗涤直至呈微碱性），分去水层，将酯层用10mL水洗涤至中性。 有机层转入锥形瓶中，加入无水硫酸镁干燥20~30min。 搭好蒸馏装置（使用的玻璃仪器应干燥），小心地将酯液通过漏斗过滤到30mL梨形烧瓶内，加入2～3粒沸石。加热蒸馏，收集124～125℃之间的馏分。 产品称重，计算产率。 用阿贝折光仪测其折光率。
实验预习报告 催化反应精馏制乙酸乙酯实验
催化反应精馏制乙酸乙酯 化工1402 【实验目的】 1.掌握反应精馏的操作。 2.了解反应精馏与常规精馏的区别。 3.学会分析塔内物料组成。 【实验原理】 反应精馏过程不同于一般精馏，他既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏适合于可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。 对醇酸酯化反应来说是可逆吸热反应，但该反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。本实验是以醋酸和乙醇为原料，在硫酸催化下生成醋酸乙酯的可逆反应。反应的化学方程式为： CH3COOH + C2H5OH——→CH3COOC2H5 + H2O 【实验步骤】 间歇操作流程 （1）将一定量的乙醇、乙酸，浓硫酸几滴倒入塔釜内，开启塔顶冷凝水，开启釜加热系统，开启塔身保温电源。 （2）当塔顶摆锤上有液体出现时，进行全回流操作15分钟后，设定回流比为3：1，开启回流比控制电源。 （3）30分钟后，用微量注射器在塔身五个不同部位取样，应尽量保证同步。 （4）分别将0.3uL样品注入色谱分析仪，记录数据，注射器用后应用蒸馏水或丙酮洗清，以备后用。 （5）重复3、4步操作。 （6）关闭塔釜及塔身加热电源，当不再有液体流回塔釜时，取塔顶馏出液和塔釜残留液称重，对馏出液及釜残液进行称重和色谱分析。 （7）关闭冷凝水及总电源。 【实验数据处理】 1.30分钟时，塔内不同高度处各物质组成 表1 30分钟时塔内物质组成 2.60分钟时，塔内不同高度处各物质组成
天津大学化工学院：反应精馏法制乙酸乙酯.
化工专业实验报告 实验名称：反应精馏法制乙酸乙酯实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心室实验时间： 2012年10月9日班级/学号： 09 级分子科学与工程专业一班学号：实验组号：02 指导教师： 实验成绩： 反应精馏法制乙酸乙酯 一、实验目的 1. 了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。 2. 掌握反应精馏的操作。 3. 能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4. 了解反应精馏与常规精馏的区别。 5. 学会分析塔内物料组成。二、实验原理 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。 对于本实验来说，适于第一种情况，但但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂，常用硫酸。反应精馏的催化剂用硫酸，是由于其催化作用不受塔内温度限制，在全塔内都能进行催化反应，而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。
本实验是以乙酸和乙醇为原料，在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的方程式为： CH 3COOH + C2H 5OH ? CH3COOC 2H 5+H2O 实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。可认为反应精馏的分离塔也是反应器。若采用塔釜进料的间歇式操作，反应只在塔釜内进行。由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体内共有3组分，即水、乙醇、乙酸乙酯。 本实验采用间歇式进料方式，物料衡算式和热量衡算式为：（1） 物料衡算方程 对第j 块理论板上的i 组分进行物料横算如下 （2） 气液平衡方程 对平衡级上某组分i 的有如下平衡关系： 每块板上组成的总和应符合下式：
乙酸正丁酯的制备
“乙酸正丁酯的制备”实验报告 班级：工艺一班 实验组号：1-8 同组姓名 实验时间 撰写实验报告时间：2011 年12 月10 日
1 实验目的 （1）初步了解和掌握化工产品开发的研究思路和实验研究方法。 （2）学会组织全流程实验，并获得高纯度的产品。 （3）学会分析实验流程及实验结果，提出实验改进方案。 二、实验原理 酸与醇反应制备酯，是一类典型的可逆反应： 为提高产品收率，一般采用以下措施： 1、使某一反应物过量； 2、在反应中移走某一产物（蒸出产物或水）； 3、使用特殊催化剂 用酸与醇直接制备酯，通常有三种方法。 第一种是共沸蒸馏分水法，生成的酯和水以沸臃物的形式蒸出来，冷凝后通过分水器分出水，油层回到反应器中。 第二种是提取酯化法，加入溶剂，使反应物、生成的酯溶于溶剂中，和水层分开。 第三种是直接回流法，一种反应物过量，直接回流。 制备乙酸正丁配用共沸蒸馏分水法较好。为了将反应物中生成的水除去，利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物，采取共沸蒸馏分水法。
使生成的酯和水以共沸物形式逸出，冷凝后通过分水器分出水层，油层则回到反应器中。 三、仪器、试剂与装置 仪器蒸馏装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、圆底烧瓶（250ml）、温度计（200℃）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、油浴锅、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头、铁圈、橡胶水管、天平 试剂正丁醇(23ml,0.25mol)、冰醋酸（16.5ml,0.28mol稍微过量）、KHSO4 1g (催化剂)、NaCl、无水硫酸镁、冰块、沸石、甘油、pH试纸 装置
反应精馏制备乙酸乙酯实验
反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中，化学反应与分离同时进行，故能显著提高总体转化率，降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，而且越来越显示其优越性。 一、实验目的与内容 1. 掌握反应精馏的操作。 2. 能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 3. 了解反应精馏与常规精馏的区别。 二、实验原理 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只难维持在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。 对醇酸酯化反应来说，适于第一种情况。但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏操作也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂，常用硫酸。反应随酸浓度增高而加快，浓度在0.2～1.0%(wt)。此外，还可用离子交换树脂，重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化反应，而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。本实验是以醋酸和乙醇为原料、在酸催化剂作用下生成醋酸乙酯的可逆反应。反应的化学方程式为实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。本实验用后一种方式进料，即在塔上部某处加带有酸催化剂的醋酸，塔下部某处加乙醇。釜沸腾状态下塔内轻组分逐渐向上移动，重组分向下移动。具体地说，醋酸从上段向下段移动，与向塔上段移动的乙醇接触，在不同填料高度上均发生反应，生成酯和水。塔内此时有4组元。由于醋酸在气相中有缔合作用，除醋酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水－酯，水－醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。若控制反应原料比例，可使某组分全部转化。因此，可认为反应精馏的分离塔也是反应器。反应过程进行情况，由反应的转化率和醋酸乙酯的收率来衡量，其计算式为： 转化率＝ 原釜内醋酸量 醋酸加料量釜残醋酸量 馏出醋酸量 原釜内醋酸量 醋酸加料量 +- -+
乙酸丁酯合成工艺
乙酸丁酯的合成 乙酸丁酯是一种无色透明液体，具有强烈香蕉似香味，是G B 2 7 6 0 —8 6规定允许使用的食用香料，大量用于配制香蕉、梨、菠萝、杏、桃及草莓等型香精，乙酸丁酯还是一种重要的有机化工原料，广泛用于溶剂、涂料、医药和香料等工业。现有乙酸丁酯的生产均以浓硫酸为催化剂。由于硫酸的强氧化性导致副反应较多，原料消耗较大，同时后续工序分离困难，腐蚀性强。 近年来，以各种固体酸为催化剂合成乙酸丁酯的研究较多，所用的方法有：对羟基苯甲酸合成，对甲基苯甲酸催化合成，活性碳固载杂多酸催化合成等工艺设计。这些工艺方法有的可获得较高的转化率、酯收率和酯化选择性，反应温度低，产品无色，反应的催化剂无氧化性，无碳化作用，作为酯化反应的催化剂时，具有活性高，选择性好，产品纯度高，不腐蚀设备，减少污染等优点。这些催化剂虽然克服了硫酸催化剂的不足，但有些存在价格较高，有些稳定性差，有些原料回收利用率低等缺点，因此工业化应用效果不理想。 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，开发了耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂，采用此催化剂，以乙酸和正丁醇为原料合成了乙酸丁酯。用”c核磁共振光谱表征了耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂的结构；在工业生产条件下，对比了不同强酸性阳离子交换树脂催化剂的活性；以耐温强酸性阳离子交换树脂为催化剂，考察r进料量对乙酸转化率的影响及催化剂的稳定性。实验结果表明，以耐温强酸性阳离子交换树脂为催化剂合成乙酸丁酯，在反应釜温度1 2 0℃、分馏柱顶部温度9 l ～9 2℃、正丁醇与乙酸摩尔比 1 ．O 2、进料量6 0m L ／h 的条件下，乙酸的转化率为9 5 ．1 ％，达到了采用硫酸催化剂时的水平。耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂的寿命在 5 0 0 h以上，稳定性好，以耐温强酸性阳离子交换树脂为催化剂合成乙酸丁酯，具有反应时间短、副反应少、对设备无腐蚀、产量高、无三废等优点，具有较好的工业化前景。 1 实验部分 1 ．1 反应原料 乙酸：工业品，质量分数大于等于9 9 ．0 ％正丁醇：工业品，质量分数大于等9 8 ．0 ％。 1 ． 2 催化剂的制备 将苯乙烯和二乙烯基苯完全混合后，加入固体石蜡，按一定的进料量加入到水相中，调节搅拌速率，控制油珠的均匀程度；升温使油珠固化，过滤、洗涤、干燥反应物料，收集2 0—5 0目的聚合物油珠进行物理结构稳定化处理，得到苯乙烯一二乙烯基苯共聚物树脂；在共聚物树脂中加入催化剂和吸电子基团试剂( 氯) 进行基团化反应，得到基团化共聚物树脂；基团化共聚物树脂中加入磺化剂( S O 或发烟硫酸) 进行磺化反应，得到磺化树脂；洗涤磺化树脂，进行活性基团稳定化处理得到耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂。 1 ．3 催化剂的表征采用B r u k e r公司Ms l一3 0 0型核磁共振( r ~i R) 仪表征试样的分子结构。 1 ．4 实验及分析方法 在1 L四口烧瓶( 反应釜)上安装2 5 mm、高5 0 0 mm的分馏柱，内装3 r a i n×3 r a i n的不锈钢网环填料，分馏柱上装有气相温度计、回流冷凝器和分水器。
实验十 反应精馏制乙酸乙酯
反应精馏制乙酸乙酯 反应精馏是化学反应与精馏相耦合的化工过程，原料在进行化学反应的同时，用精馏方法分离产物，使反应朝有利于反应产物的方向进行，因此反应精馏能使可逆反应的速率加快，打破平衡限制，提高转化率。与传统生产工艺相比，具有选择性高、平衡转化率高、生产能力高、产品纯度高、投资少、操作费用低、能耗低等优点，因此反应精馏技术引起人们极大关注。 一、实验目的 1.了解反应精馏与普通精馏的区别； 2.掌握反应精馏过程的操作，学会观察分析反应精馏塔内温度分布与浓度之间的变化关系； 3.学会正交实验设计方法优化实验方案。 二、实验原理 目前，我国乙酸乙酯的生产主要采用以浓硫酸为催化剂的直接酯化工艺，反应由于受化学平衡的限制，单程转化率较低。为了提高转化率，生产上往往采用乙醇过量，水洗回收，生产流程长，能耗高。 反应精馏合成酯的过程可分为两类：一类为在塔釜中进行反应，塔身其起精馏产品的作用，催化剂加入釜中，这种过程有连续、间歇之分；另一类为在精馏塔中进行反应，酸和醇分别从塔的不同部位进入塔中，塔身有时有侧线进料。 本实验拟以乙酸与乙醇在硫酸作为催化剂条件下利用反应精馏技术制备并提纯乙酸乙酯。该反应是典型的平衡控制反应，受平衡转化率限制。利用反应精馏技术将反应和分离过程结合在一个塔中进行，不但可节省设备、能量和时间，而且由于生成物不断地从反应区中移走，破坏可逆反应的化学平衡，使之对正向反应有利，从而得到高的酯收率和纯度。 乙酸和乙醇酯化生产乙酸乙酯和水是反应精馏技术第一个广泛研究的案例。这些组分常压沸点见表1。此外，体系中四种组分还相互形成多种恒沸体系，见表2。从表2可见，其中形成的三元恒沸物的恒沸点最低，与乙酸乙酯-水两元恒沸物接近。在反应精馏过程中，获得的塔顶产品是乙酸乙酯-乙醇-水三元混合物。为了便于后续的提纯操作，要求尽量降低塔顶产品中乙醇的含量，因此在反应中采用乙酸过量，尽量使乙醇反应完全。从反应式可知，反应生成的乙酸乙酯和水的质量比约为 4.9：l，由于反应本身生成的水也不能通过形成的乙酸乙酯-乙醇-水三元混合物全部从塔顶带出，因此部分反应产生的水和原料95%乙醇中的水将进入塔釜。 本实验采用连续操作的反应精馏过程，原料乙酸（含催化剂硫酸）和乙醇分别从反应精馏塔的反应段的上部和下部连续进料，塔顶连续采出产物。由于乙酸沸点较高，乙醇沸点较低，两者在反应段反应生成酯，未反应完的乙酸和部分水进入塔釜，酯以恒沸物形式从塔顶采出。反应精馏过程中，进料流量及醇/酸比、回流比、催化剂浓度及塔釜温度等多种条件对乙酸乙酯产率及塔顶乙酸乙酯纯度都有影响。实验中采用正交实验设计的方法安排实验，确定主要因素并优化条件。 表1 纯物质物理性质
反应精馏实验
催化反应精馏法制乙酸乙酯 精馏是化工生产中常用的分离方法。它是利用气-液两相的传质和传热来达到分离目的。对于不同的分离对象，精馏方法也回有所差异。反应就留是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中，化学反应与分离同时进行，故能显著提高总体转化率，降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，而且越来越显示其优越性。 （一）实验目的 1、了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程，是反应和分离过程的复合，通过实验数据和结果，了解反应精馏技术比常规反应技术在成本和操作上的优越性。 2、了解玻璃精馏塔的构造和原理，学习反应精馏玻璃塔的操作和使用，掌握反应精馏操作原理和步骤。 3、学习用反应工程原理和精馏塔原理，对精馏过程做全塔物料衡算和塔操作过程的分析。 4、了解反应精馏与常规精馏的区别，掌握反应精馏法是适宜的物系。 5、学习气相色谱的原理和使用方法，学会用气相色谱分析塔内物料的组成，了解气相色谱分析条件的选择和确定方法，并学习根据出峰情况来改变色谱条件。 6.学习用色谱分析，进行定量和定性的方法，学会求取液相分析物校正因子及计算含量的方法和步骤。了解气相色谱仪及热导池检测器的原理，了解分离条件的选择和确定。 （二）实验原理 1 反应精馏原理 反应精馏是随着精馏技术的不断发展与完善，而发展起来的一种新型分离技术。通过对精馏塔进行特殊改造或设计后，采用不同形式的催化剂，可以使某些反应在精馏塔中进行，并同时进行产物和原料的精馏分离，是精馏技术中的一个特殊领域。 在反应精馏操作过程中，由于化学反应与分离同时进行，产物通常被分离到塔顶，从而使反应平衡被不断破坏，造成反应平衡中的原料浓度相对增加，使平衡向右移动，故能显著提高反应原料的总体转化率，降低能耗。同时，由于产物与原料在反应中不断被精馏塔分离，也往往能得到较纯的产品，减少了后续分离和提纯工序的操作和能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，而且越来越显示其优越性。 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。在普通的反应合成酯化、醚化、酯交换、水解等过程中，反应通常在反应釜内进行，而且随着反应的不断进行，反应原料的浓度不断降低，产物的浓度不断升高，反应速度会越来越慢。同时，反应多数是放热反应，为了控制反应温度，也需要不断地用水进行冷却，造成水的消耗。反应后的产物一般需要进行两次精馏，先把原料和产物分开，然后再次精馏提纯产品浓度。而在反应精馏过程中，由于反应发生在塔内，反应放出的热量可以作为精馏的加热源，减少了精馏的釜加热蒸汽。而在塔内进行的精馏，也可以使塔顶直接得到较高浓度的产品。由于多数反应需要在催化剂存在下进行，一般分均相催化和非均相催化反应精馏。均相催化反应精馏一般用浓硫酸等强酸做催化剂，具有使用方便等优点，但设备腐蚀严重，造成在工业应用中对设备要求高，生产成本大等缺点。非均相催化反应精馏一般采用离子交换树脂，重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂，可以装填在塔板上或用纤维布等包裹，分段装填在精馏塔内。一般说来，反应精馏对下列两种情况特别适用： （1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平衡转化的水平；而实际反应中只能维持在低于平衡转化率的水平。因此，产物中不但含有大量过量，造成后续分离过程的操作成本提高和难度加大，而在精馏塔钟进行的酯化或醚化反应，往往因为生成物中有低沸点或高沸点物质存在，而多数会和水形成最
实验8 反应精馏法制备乙酸乙酯
实验八反应精馏法制备乙酸乙酯 一、实验目的 1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程，是反应和分离过程的复合，了解反应精馏技术比常规反应技术在成本和操作上的优越性。 2.了解玻璃精馏塔的构造和原理，掌握反应精馏操作的原理和步骤，学习反应精馏玻璃塔的使用和操作。 3.学习用反应工程原理和精馏塔原理，对精馏过程做全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4.根据化学平衡原理和反应精馏原理，学习体验反应精馏配方、反应条件、精馏条件的制定及其相互影响。 5.了解与常规精馏的区别，掌握反应精馏法所适宜的物系。 6.应用气相色谱分析进行定量和定性分析，学会求取液相分析物校正因子及计算含量的方法和步骤。 二、实验原理 1. 反应精馏原理 反应精馏是随着精馏技术的不断发展与完善而发展起来的一种新型分离技术。通过对精馏塔进行特殊改造或设计后，采用不同类型的催化剂，可以使某些反应在精馏塔中进行，并同时进行产物和原料的精馏分离，是精馏技术中的一个特殊领域。 在反应精馏操作过程中，由于化学反应与分离同时进行，产物通常被分离到塔顶，从而使反应平衡被不断破坏，造成反应平衡中的原料浓度相对增加，使平衡向右移动，故能显著提高反应原料的总体转化率，降低能耗。同时，由于产物与原料在反应中不断被精馏塔分离，能得到较纯的产品，减少了后续分离和提纯工序的操作和能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，而且越来越显示其优越性。 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，过程更加复杂。在普通的反应合成、酯化、醚化、酯交换、水解等过程中，反应通常在反应釜内进行，而且随着反应的不断进行，反应原料的浓度不断降低，产物的浓度不断升高，反应速度回会越来越慢。同时，反应多数是放热反应，为了控制反应温度，也需要不断地用水进行冷却，造成水的消耗。反应后的产物一般需要进行两次精馏，先把原料和产物分开，然后再次精馏提纯产品。而在反应精馏过程中，由于反应发生在塔内，反应放出的热量可以作为精馏的加热源，减少了精馏的釜加热蒸汽。而在塔内进行的精馏，也可以使塔顶直接得到较高浓度的产品。 由于多数反应需要在催化剂存在下进行，一般分均相催化和非均相催化反应精馏。均相催化反应精馏一般用浓硫酸等强酸作催化剂，具有使用方便等优点，但设备腐蚀严重，造成在工业应用中对设备要求高，生产成本大等缺点。非均相催化反应精馏一般采用离子交换树脂，重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂，可以装填在塔板上或用纤维布等包裹，分段装填在精馏塔内。一般说来，反应精馏对下列两种情况特别适用： （1）可逆平衡反应，如酯化或醚化反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率最大只能是平衡转化率，而实际反应中只能维持在低于平衡转化率的水平。因此，产物中不但含有大量的反应原料，而且往往为了使其中一种价格较贵的原料反应尽可能完全，通常会使一种物料大量过量，造成后续分离过程的操作成本提高和难度加大。而在精馏塔中进行反应，往往因为生成物中有低沸点或高沸点物质存在，而多数
不同催化剂催化合成乙酸正丁酯合成
不同催化剂对合成乙酸正丁酯影响的探讨 邵明栋 周颖 指导老师：李红缨 （肇庆学院 化学化工学院 2010化学班） 一、 实验目的和要求 1、 学习酯类化合物的制备一般原理和方法 2、 掌握带分水器的回流冷凝操作 3、 探究不同催化剂对乙酸正丁酯的合成催化效果 二、 实验原理 乙酸正丁酯是一种重要的有机化工原料,也是染料香料等的重要中间体,广泛应用于涂料,制革,香料,医药等工业.传统的酯化方法是浓硫酸作催化剂直接酯化,但存在硫酸用量大 ,反应选择性差,副反应多,设备腐蚀,废酸污染等问题.近年来,国内外开发了一系列新型催化剂,其中包括一水合硫酸氢钠, 三氯化铝,十二水硫酸铁铵等。为了考察以上不同催化剂的催化作用,笔者做了一系列实验.为了便于说明问题,本文分别选用浓硫酸,一水合硫酸氢钠,十二水硫酸铁铵，三氯化铝作为催化剂制备乙酸正丁酯. 主反应 副反应 H +C 4H 9OH + H 2O 2C 4H 9OC 4H 9 三、试剂与仪器 CH 3COOH +H +C 4H 9OH CH 3COOC 4H 9+ H 2O 催化剂催化剂
1.试剂:乙酸正丁醇浓硫酸一水合硫酸氢钠三氯化铝十二水硫酸铁铵10ml饱和食盐水10%碳酸钠溶液 2.仪器:斜三颈烧瓶圆底烧瓶直形冷凝管球形冷凝管分水器蒸馏头接引管锥形瓶分液漏斗水银球温度计阿贝折光仪 四、物理常数 1、主要反应物、产物的物理常数 化合物分子量密度熔 点℃ 沸 点℃ 溶解度 乙酸60.15 1.0492 16.6 117.9 任意混溶正丁醇74.12 0.8098 -89.53 117.25 7.920 乙酸正丁酯116.16 0.8825 -77.9 126.5 0.7 正丁醚130.23 0.7725 -97.9 142.2 不溶于水2、正丁醇、乙酸正丁酯和水形成的几种恒沸化合物 恒沸化合物沸点 /℃ 组成的质量分数/% 乙酸正 丁酯 正丁醇水 二元乙酸正丁酯-水90.7 72.9 27.1 正丁醇-水93.0 55.5 44.5 乙酸正丁酯-正丁醇117.6 32.8 67.2 三元乙酸正丁酯-正丁醇- 水 90.7 63.0 8.0 29.0 五、反应装置及实验操作 1.实验装置图
反应精馏法制乙酸乙酯
1. 了解反应精馏工艺过程的特点,增强工艺与工程相结合的观念. 2. 掌握反应精馏装置的操作控制方法,学会通过观察反应精馏塔内的温度分布,判断浓度的变化趋势,采取正确调控手段。 3. 能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4. 了解反应精馏与常规精馏的区别。 5. 获得反应精馏法制甲缩醛的最优工艺条件，明确主要影响因素。 （二）实验原理 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有物理相变之传递现象，又有化学反应现象。二者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对下面两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续的从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。 本实验以乙酸与乙醇缩合生产乙酸乙酯的反应为对象进行反应精馏工艺研究。合成的反应为： CH3CH2OH＋CH3COOH＝C2H3OOCH2CH3＋H2O 采用反应精馏技术还具有如下优点： （1）在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得产品。 （2）反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用。 （3）反应热直接用于精馏过程，可降低能耗。
TI－测温 TCI－控温 1.升降台 2.加热包 3.塔釜 4.塔保温套 5.玻璃塔体 6.填料 7.取样口 8.预热器 9.塔头 10.电磁铁 11.加料口 12.进料泵 13.加料罐 14.馏出液出集瓶 反应精馏塔用玻璃制成。直径20mm，塔高1500mm，塔内填装φ2×2mm不锈钢填料（316L）。塔外壁镀有金属膜，通电流使塔身加热保温。塔釜为一玻璃容器并有电加热器加热。塔顶冷凝液体的回流采用摆动式回流比控制器操作。此控制系统由塔头上摆锤、电磁铁线圈、回流比计数拨码电子仪表组成。
反应精馏法制乙酸乙酯
实验一反应精馏法制乙酸乙酯 一，实验目的 1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。 2.掌握反应精馏的操作。 3.能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4.了解反应精馏与常规精馏的区别。 5.学会分析塔内物料组成。 二，实验原理 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。 对于本实验来说，适于第一种情况，但但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂，常用硫酸。反应精馏的催化剂用硫酸，是由于其催化作用不受塔内温度限制，在全塔内都能进行催化反应，而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。本实验是以乙酸和乙醇为原料，在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的方程式为：CH3COOH + C2H5OH ? CH3COOC2H5+H2O 实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。可认为反应精馏的分离塔也是反应器。若采用塔釜进料的间歇式操作，反应只在塔釜内进行。由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体内共有3组分，即水、乙醇、乙酸乙酯。 本实验采用间歇式进料方式，物料衡算式和热量衡算式为： （1）物料衡算方程 对第j块理论板上的i组分进行物料横算如下 （2）气液平衡方程
乙酸丁酯
实验报告 课程名称： 化工专业实验1 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 固体酸催化酯化合成乙酸丁酯 实验类型：___________同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 了解与掌握固体酸催化酯化工艺特点。 二、实验内容和原理 有机酸与醇进行酯化反应，是常见的化工过程之一，也是一个典型的酸催化的可逆反应，其反应通式如下： 2RCOOH BOH RCOOB H O Q +?++ 并具有下列关系式： K k k C C C C == 逆 正 醇 酸水酯 式中：C －物质浓度，k －反应速度常数，K －平衡常数。 为使反应加速常加入少量催化剂。工业上是加浓硫酸或通干燥氯化氢为催化剂。本实验采用固体酸催化剂。 固体酸酯化合成工艺，采用阳离子交换树脂或分子筛固体酸催化剂代替硫酸液体催化剂合成乙酸正丁酯，不仅可以克服因硫酸存在下的容器腐蚀和发生副反应的严重缺点，同时固体酸催化剂来源容易、用量少、能反复使用，催化剂与产品分离容易，便于连续生产，而且产物乙酸正丁酯纯度高的特点。 酯化与水解是可逆的化学平衡。从工业生产角度来看，采用一些简单的措施就可使转化率接近100％，主要的方法是蒸出水或酯。在乙酸正丁酯的合成中，利用水和醇、酯能形成共沸的特点将所生成的水蒸出，带出的酯及醇用分水器分离后返回反应釜，直至反应完全。再精馏后，酯则留在反应釜中。 选用合适的酯化催化剂及其用量在保证酯化反应顺利进行方面有决定性作用。本实验用强酸性阳离子交换树脂，这类离子交换树脂均含有可被阳离子交换的氢质子，属强酸性，有很好的催化活性，即在此酸中心上可进行酸催化酯化反应。 本实验用阳离子交换树脂作为催化剂，以乙酸和正丁醇为原料进行反应，利用精馏的方法蒸出水，酯
不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响
不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响 邝力 指导老师：李红缨 肇庆学院化学化工学院 10化学 摘要:实验目的是通过实验比较不同催化剂对合成乙酸正丁酯的效果，分析各种催化剂的优缺点。实验表明六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4?5H2O既保持浓硫酸的催化产率又克服了浓硫酸催化反应腐蚀和污染问题,都具有价廉易得, 产品收率较高, 催化活性高, 能够重复使用, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 易于分离、回收和再生, 操作简单, 制备方法简便, 处理条件易行, 便于工业化等特点。 关键词: 乙酸正丁酯，六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4?5H2O，催化酯化 引言 酸（羧酸或无机含氧酸）与醇起反应生成的一类有机化合物叫做酯。 RCO-OH+H-OR′－－－→RCO-OR′+H2O 有机化合物的一类，低级的酯是有香气的挥发性液体，高级的酯是蜡状固体或很稠的液体。几种高级的酯是脂肪的主要成分。 低分子量的酯可用作溶剂，分子量较大的酯是良好的增塑剂。许多带有支链的醇形成的酯是优良的润滑油。酯还可用于香料、香精、化妆品、肥皂和药品等工业。 乙酸正丁酯，又名醋酸丁酯，醋酸正丁酯，乙酸丁脂。 结构简式：CH3COO(CH2)3CH3 分子式：C6H12O2 乙酸正丁酯( n-Buryl Acetate) 是一种无色透明的可燃性液体，具有水果香味，是化工、医药等行业的重要原料、中间体，也是良好的萃取剂和分析试剂，应 用十分广泛。 乙酸正丁酯具有比乙酸戊酯略小的水果香味, 它可与醇, 酮, 酯和大多数 常用的有机溶剂互溶。天然的乙酸正丁酯主要存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄 等植物中, 易挥发, 难溶于水, 能溶解油脂莘脑, 树胶, 松香等, 有麻醉作用, 有刺激性, 其比重为d420 0.8825, 折光率nD20为1. 3941。目前工业上通常以浓 硫酸作催化剂, 由乙酸与正丁醇直接酯化来合成乙酸正丁酯, 该方法存在腐蚀 设备、副产品多、后处理繁琐、容易污染环境、产率低等缺点。随着人们的环
反应精馏制乙酸乙酯
实验一反应精馏法制乙酸乙酯 一、实验目的 1. 了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。 2. 掌握反应精馏的操作。 3. 能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4. 了解反应精馏与常规精馏的区别。 5. 学会分析塔内物料组成。 二、实验原理 反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。 （2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠 一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。 对于本实验来说，适于第一种情况，但但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂，常用硫酸。本实验是以乙酸和乙醇为原料，在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的方程式为： CH 3COOH + C 2H5OH ? CH 3COOC 2H5+H 2O 实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。可认为反应精馏的分离塔也是反应器。若采用塔釜进料的间歇式操作，反应只在塔釜内进行。 由于乙酸在气相中有缔合作用，除乙酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水－酯，水－醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体内共有3组分，即水、乙醇、乙酸乙酯。 本实验采用间歇式进料方式，物料衡算式和热量衡算式为： （1）物料衡算方程 对第j 块理论板上的i 组分进行物料衡算如下
工业乙酸乙酯的制备方法
工业乙酸乙酯的制备方法 目前世界上工业乙酸乙酯主要制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛原料较丰富的地区万吨级以上的乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氢法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亚迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了50 kt/a生产装置。 （1）乙酸酯化法 乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法，在催化剂存在下，由乙酸和乙醇发生酯化反应而得。 CH3CH2OH+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3+H2O 乙醇乙酸乙酸乙酯水 反应除去生成水，可得到高收率。该法生产乙酸乙酯的主要缺点是成本高、设备腐蚀性强，在国际上是属于被淘汰的工艺路线。 （2）乙醛缩合法 在催化剂乙醇铝的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重排形成一分子的乙酸乙酯。 2CH3CHO→CH3COOCH2CH3 乙醛乙酸乙酯 该方法20世纪70年代在欧美、日本等地已形成了大规模的生产装置，在生产成本和环境保护等方面都有着明显的优势。 （3）乙醇脱氢法 采用铜基催化剂使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯，经高低压蒸馏除去共沸物，得到纯度为99.8%以上乙酸乙酯。 2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2 乙醇乙酸乙酯氢 （4）乙烯加成法
在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下，乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。 CH2CH2+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3 乙烯乙酸乙酸乙酯 该反应乙酸的单程转化率为66%，以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94%。Rhone-Poulenc 、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。 由于上海石化股份有限公司具有丰富的乙烯、乙酸和乙醛，故本文对乙酸酯化法、乙醛缩合法和乙烯加成法生产乙酸乙酯的技术经济指标予以对比分析。 技术经济指标对比 对于同为80 kt/a级的工业乙酸乙酯生产装置，分析其各项经济技术指标，对比如表2。表2 乙酸乙酯各工艺路线技术经济指标对照 工艺路线 乙醛缩合法 乙烯加成法 酯化法 原料单耗 /t·t-1 乙烯 - 0.355 乙醛 1.02 乙酸 0.718 0.692 乙醇 - 0.533 其他 0.005 0.01 0.005