《张增庆汇报》PPT课件.ppt

氯乙酸乙酯合成工艺研究,姓 名：张增庆 指导老师：尚会建,目录,氯乙酸乙酯简介 氯乙酸乙酯生产工艺及现状 实验过程 实验结论,无色液体，有果品香味，有刺激性，能催泪，参数如下：,微溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯。在热水、碱中易分解。,氯乙酸乙酯简介,氯乙酸乙酯,原料,溶剂,香料,氯乙酸乙酯用途,染料,医药,合成嘧啶苯芥、抗肿瘤药物5-氟脲嘧啶、富雪定、磺胺甲氧吡嗪、布洛芬,氯乙酸乙酯生产工艺,在工业生产氯乙酸乙酯的过程中，大部分采用浓硫酸作为催化剂，由氯乙酸和乙醇进行酯化反应而得。反应方程式如下所示：,价格低廉，操作简便，腐蚀性强，产生环境污染,图1 氯乙酸乙酯的工业合成流程图,以硫酸为催化剂直接酯化合成氯乙酸乙酯的传统工艺，因设备腐蚀严重、副反应多、反应废液难处理、生产成本高等缺陷而逐渐被淘 汰。,反应精馏技术成为合成氯乙酸乙酯的发展方向。,反应精馏优点,优点,选择性高,避免出现热点问题,缩短反应时间,强化设备 生产能力,温度易于控制,能耗低,操作简单,可逆反应收率提高,实验基本过程及方法,1 氯乙酸含量的测定（国家标准） 2 为了测定实验中氯乙酸的转化率，利用液相 色谱法检测，利用外标法进行计算，绘制准直线 3 在适宜的反应温度下，环己烷作为带水剂，改变酸醇摩尔比，检测计算氯乙酸转化率。 4 通过改变进料速度，改变停留时间，分析停留时间的影响。 5 考察两种塔板高度下氯乙酸的转化率。,氯乙酸含量测定,氯乙酸含量由总氯量分别减去游离氯含量、二氯乙酸含量而求得。 二氯乙酸、游离氯含量的测定均按照国家标准HGT32712000。 经测定二氯乙酸质量百分：1.141%。游离氯质量百分：0.03926%。 氯乙酸质量含量：98.82%。,氯乙酸、氯乙酸标准直线确定,反应精馏过程需要检测氯乙酸的转化率，实验选用高效液相色谱作为检测方法，利用外标法，因此，先配制一系列一定氯乙酸、氯乙酸乙酯比例的溶液进行液相检测，以确定标准直线。,氯乙酸标准直线确定,回归方程为：Q102=0.24814A10-60.41098 相关系数为0.9993,图2 氯乙酸含量与峰面积关系图,表1 氯乙酸含量与峰面积汇总,氯乙酸乙酯标准直线确定,线性回归方程为Q102=2.80001A10-70.5153 相关系数为0.99966,图3 氯乙酸乙酯含量与峰面积关系图,表2 氯乙酸乙酯含量与峰面积汇总,酯化反应适宜温度的确定,60平衡实验 阳离子交换树脂：143.71g 氯乙酸：108.19g 无水乙醇：140.11g,70平衡实验 阳离子交换树脂：143.50g 氯乙酸：108.60g 无水乙醇：140.70g,表3 60时间与转化率关系,表4 70时间与转化率关系,75平衡实验 阳离子交换树脂：141.38g 氯乙酸：108.34g 无水乙醇：140.53g,表5 75时间与转化率关系,由图4，反应转化率逐渐增大。同一温度，转化率开始随时间剧烈增加，由于反应物浓度较大，反应速率较快，随时间推进，转化率增加的趋势减慢，最终几乎不变，以至于转化率线最终成为一条直线。但同一时间，高温的转化率更高一些，75的最终转化率要高于70，而乙醇沸点78.1经过比较选择75作为反应的适宜温度。,适宜温度选择,图4 各温度下时间与转化率关系图,适宜酸醇摩尔比的选择,1 电热套 2 四口烧瓶 3 催化剂反应器 4 保温套 5 精馏头 6 温度计 7 冷凝管 8 圆底烧瓶 9 夹套 10 恒流泵 11 精馏塔 12 催化剂柱,实验装置,图5 实验装置图,实验条件： 反应温度：T釜78-96 ，T顶62-64 ，T预反应75 流体在预反应塔中的流动模拟活塞流反应器，流体流动过程中基本无返混现象，平均停留时间为20min，流体在主反应塔中停留时间为15min到达塔底。 水-乙醇-环己烷 质量比为7: 17:76，形成共沸物沸点是62.1而乙醇沸点78.1 ，共沸物沸点与乙醇的沸点差距较大，实验选用环己烷作为带水剂。,表6 不同酸醇摩尔比下转化率,由图6可见，随着醇酸配比的减小，预反应器转化率轻微增大，这是因为预反应器没有移除水分，醇酸比的大小对转化率影响不是很大，主反应器后转化率明显增大，酸醇比例减小到一定的程度，转化率增大会逐渐变慢。得到1:4是一个比较合适的酸醇比。,图6 醇酸比与转化率关系图,停留时间的分析,显然有随着进料速度的增大，最终转化率逐渐增减小，因为随着停留时间减少反应越来越不完全，导致转化率的下降。,表7 不同j进料速度下转化率,实验2转化率比实验转化率高1.32%，实验2的精馏段比实验1的精馏段高30cm，实验二提馏段高度的增大有利于移除水分，利于反应进行。需要的加热量增大，需要消耗更多热量，以及更好的保温措施。实验过程中，为了提高氯乙酸的转化率，我们选用了实验2的塔装置进行实验，即精馏段80cm提馏段50cm。,表8 不同塔板高度下转化率,产品精馏,1 加热套 2 四口瓶 3 精馏塔 4 恒沸精馏头 5 温度计 6 冷凝管,加热后，塔顶温度不断上升，开始采用全回流，待温度达到141-144，待全塔稳定后，开始采出，回流比控制为4，待温度超过144 时，停止采出。 得到的产品测水含量及酸含量 含水量0.0978%，含酸量0.1022%，氯乙酸乙酯纯度可以达到99.8%。,图7 精馏装置,结论,1）利用强酸性阳离子树脂催化氯乙酸乙酯合成的适宜温度为75。 2）利用强酸性阳离子树脂催化氯乙酸乙酯合成的适宜酸醇比为酸：醇=1:4。 3）该装置适宜的进料速度是16.4ml/min。 4) 该生产条件下，氯乙酸的转化率可以达到98.92%。,致谢,首先我要感谢老师，在整个毕业实验环节过程中，无论从论文的选题、文献查阅、实验设计和操作，还是论文的撰写都得到老师细致、具体的指导和帮助，在此表示深深感谢。老师治学严谨，学识渊博，待人宽厚，总是耐心给我们讲解，告诉我们知识的应用，教诲我们不懂的知识要随学随用，让我深刻体会到学无止境的意义。老师严谨细致的治学态度和求真务实的工作作风使我受益匪浅，终生难忘。 同时还要感谢实验室的师姐、师兄，在实验过程中他们教会了我们很多东西，而且总是不厌其烦的教我们如何实验、仪器如何使用等等。尤其是带我的赵叶师姐，帮我解决实验中遇到问题，给我提出许多实验的建议，使我的论文可以如期完成，在此向她表示感谢！,参考文献 1 熊文高等.氯乙酸乙酯制备方法进展J.应用化工，2000，29（4）:1-2 2 张竟清.一种简便合成氯乙酸乙酯的方法J.广东化工，1995，2（1）：37-38 3 姜虹，王丽君.氯乙酸乙酯的合成方法研究J.北华大学学报，2009，10（5）：29-430 4 余协卿.用环境友好催化剂合成氯乙酸乙酯的合成工艺研究J.精细石油化 工进展，2002，3（5）：9-12 5 赵瑞红等.氯乙酸酯化反应催化研究J.化学世界，2005，3（2）：9-10 6 Yu-Ting Tsai, Ho-mu Lind, heterogeneous esterification of glutaric acid with methanol over Amberlyst.J. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers，2005 3（2）：271-277 7 郭进宝.反应精馏技术的应用与现状J.精细化工中间体，2005，35（1）：26-27 8 蒋峰. 反应精馏在酯化反应中的应用研究，学位论文，南京：南京理工大 学，2004 9 A.S. Kovvali, K.K. Sirkar, Carbon dioxide separation with novel solvents as liquid membranes, Ind. Eng. Chem. Res 41 (2002) 22872295.,10 王良恩,刘家祺,苏文瑞,等.醋酸甲酯催化精馏水解工艺及其设备P.ZL 97101306.3, 2000. 11 刘正奇.反应精馏新工艺制丙二醇J.化工设计通讯,1999,25(2):19. 12 马敬环，李俊台等反应精馏技术的进展J.化学反应工程与工艺，2003，19（1）：1-2 13 K. Ueno, H. Mizushima, New glycerol carbonate glycoside compound for manufacture of glycerol glycoside useful as glyceroglycolipid precursor and moisturizer, US Patent 2,007,213,517 A1 (2007). 14 周以力，陈洁.盐酸作催化剂制备乙酸乙酷的化学动力学研究.嘉兴学院学报，2004，16(3):106-108. 15 王开毅，蔡春林.氯化铁催化氯乙酸乙酯的酯化作用J.中南大学，1999，30（3）：263-264 16 Weast,R.C.:Handbook of Chemistry and Physics,63th,CRC Press Inc,19821983,C-227. 17 梁娅,魏荣宝,吕宝华,等.改性Z