课程设计-- 酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计

南京工业大学

化学化工学院《化工过程与工艺设计》

设计题目酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计

学生姓名庄永祥班级、学号J1001100633 指导教师姓名周浩力

设计时间2013年6月27日--2013年7月5日课程设计成绩(五级分制):

指导教师签字

前言

在塑料制品大行其道的今天,塑化剂超标风险可谓无处不在。塑化剂或称增塑剂,是一种增加材料柔软性或是使材料液化的添加剂,种类多达百余种。近年来,随着食品、药品等工业的发展, 人们在对增塑剂的需求与日俱增同时, 对增塑剂的卫生也越来越关心。目前, 工业上常用的增塑剂是邻苯二甲酸酯类, 但已有大量研究发现, 此类增塑剂有可能致癌, 许多国家已严格控制其在食品包装材料、医疗器械及儿童玩具等产品中的使用。研究开发新型、绿色增塑剂已经成为当务之急。柠檬酸三丁酯就是一种新型的良好的无毒增塑剂, 因其具有相溶性好、增塑效率高、不易挥发、无毒、无气味、耐寒性强等特点而倍受关注。因此,近年来,柠檬酸三丁酯的合成研究较为活跃。

本设计针对目前国内生产及供需现状,对年产800吨无毒增塑剂柠檬酸三丁酯项目进行工艺设计。设计中,参考同类工业生产的工艺现状,将生产过程分为酯化、脱醇,水洗及分离,干燥,脱色和过滤等5个操作单元。通过进行物料衡算,确定每个操作单元进出物料量,并由此确定消耗定额,同时为热量衡算、设备选择、平面布置设计、管道设计、设备投资奠定基础。对该工艺中所涉及到的各换热过程如酯化等操作单元的加热釜、冷凝器等设备均进行热量衡算,确定各换热器的传热面积、加热过程所用加热蒸气量和最大加热蒸气量、冷却过程冷却水消耗量和最大消耗量,为各换热设备的选择和公用工程中涉及到的加热蒸气、冷却水的供应提供了依据。也为设备平面布置设计、管道设计和经济核算提供必要的数据。

结合对各个单元所进行的物料衡算和热量衡算,根据各操作单元所涉及的物料性质,对该工艺中所涉及到的设备进行了选择,其中的定型设备根据《化工工艺设计手册》进行选择,非定型设备如蒸馏塔则根据进入蒸馏物料量进行必要计算,确定各塔所需理论板数,根据所选填料特性确定所需填料层高度,最终确定各设备的材质和规格。各个设备的选择为平面布置设计、管道布置设计及经济核算提供更为充分的依据。对该工艺中所涉及的酯化反应和乙酰化反应及脱醇、脱酸、干燥等精馏过程,根据各操作设备的温度和压力,在综合考虑经济因素和操作因素的基础上,对所用的温度和压力测量仪表进行选型,为整个生产工艺的正常操作控制提供依据。

在前述工作的基础上,进行工艺流程设计,在设计时首先考虑工艺的优化组合,合理布置各设备的位置,充分考虑各工艺管道所输送物料的性质选择适当材质,综合考虑管道投资和输送动力消耗选择合适的管径,以达到最佳效益。在工艺流程设计和设备选择的基础上进行平面布置设计,对于振动设备布置在一楼基础上,各储罐相对集中布置在罐区,对用量较大的物料和最终的产品贮罐尽可能靠近道路,对回流物质料罐尽可能布置在相对较高的位置,利用位能,以达到优化的目标。

第一部分设计说明书

第一概述

1.1催化酯化法生产TBC概述

柠檬酸和过量正丁醇在催化剂和脱色剂存在下发生酯化反应,生成柠檬

酸三正丁酯和水,经分水器分离过量醇和水,中和,再经减压和汽提进一步

脱醇,达到闪点指标,脱色,过滤脱去机械杂质,计量、包装,即为成品TBC。在这其中酯化反应是整个工艺的关键。酯化反应催化剂一般都是具有强酸性

的物质,如强质子酸、超强酸、杂多酸等,筛选出适合催化剂用于该酯化反应。

目前国内外研究热点主要集中在酯化反应新催化剂的开发上,寻找高活性,高选择性,制备工艺简单,经济实用,对环境友好的新型催化剂成为国

内外学者的研究方向。

1.2与传统增塑剂相比,TBC的优点

柠檬酸三丁酯是一种绿色环保的新型增塑剂,已成为传统增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的绿色替代品,受到了人们广泛关注。其主要特点在于:

(1)无毒无味、绿色环保;(2)耐光、耐热、稳定性好、经久耐用;(3)与聚合

物及树脂的相容性极好。

可广泛用于食品包装、医疗器具、儿童玩具以及个人卫生等各种橡塑制品。第二设计说明书

2.1 柠檬酸性质

柠檬酸是一种重要的有机酸,又名枸橼酸,无色晶体,常含一分子结晶水,无臭,有很强的酸味,易溶于水。其钙盐在冷水中比热水中易溶解,此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。在工业,食品业,化妆业等具有极多的用途。结构式如下:

中文名称:柠檬酸

英文名称:Citric Acid

化学名称:2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸

CAS:77-92-9

分子式:C6H8O7

分子量:192.14

外观与性状:白色结晶粉末,无臭。

熔点(℃):153℃

沸点(℃):(175℃分解)

相对密度(水=1):1.6650

闪点(℃):100

溶解性:溶于水、乙醇、丙酮,不溶于乙醚、苯,微溶于氯仿。水溶液显酸性。物理性质:在室温下,柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,在潮湿的空气中微有潮解性。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在:柠檬酸从热水中结晶时,生成无水合物;在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78 ℃时一水合物会分解得到无水合物。在15摄氏度时,柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同,有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。

化学性质:从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物,并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175 ℃时它会分解产生二氧化碳和水,剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸,有3个H+可以电离;加热可以分解成多种

产物,与酸、碱、甘油等发生反应。

2.2 正丁醇性质

中文名称:正丁醇

中文别名酪醇; 丙原醇; 丁醇;

分子式: C4H10O;CH3(CH2)3OH

CAS编号:71-36-3

分子量: 74.12

熔点: -88.9℃

沸点:117.25

相对密度: d(20,4)=0.8098;

蒸汽压: 0.82kPa/25℃

溶解性: 微溶于水,溶于乙醇、醚等多数有机溶剂

外观与性状:无色透明液体,具有特殊气味

主要用途

正丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂,它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中,也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。还是油脂、药物(如抗生素、激素和维生素)和香料的萃取剂,醇酸树脂涂料的添加剂等,又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂,脱蜡剂。储存注意事项:正丁醇应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装密封。储区应备有合适的材料收容泄漏物

2.3柠檬酸三丁酯性质

化学名称:3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯

中文名称:柠檬酸三丁酯

中文别名:柠檬酸三正丁基酯;柠檬酸三正丁酯

英文名称:Tributyl citrate

分子式:C18H32O7

分子量:360.44

沸点:225℃

熔点:-20℃

相对密度:(25/25℃)1.0418

折射率:(25℃)1.4431

结构式如下所示:

主要性质如下:

无色透明油状液体,熔点-20℃,沸点 170℃(133.3Pa),闪点(开

杯)185℃。溶于多数有机溶剂如甲醇、冰酯酸、矿物油等。不溶于水,无毒无味,挥发性小,耐热耐光耐水,与乙烯基树脂、醋酸纤维素、乙酰基丁酸纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素等相容性好,为增塑效能较好的增塑剂;还具抗细菌又不滋长细菌、无刺激性,阻燃性及可降解性;可赋予制品良好的耐寒性、耐水性和抗霉性。

2.4设计依据

依据1991年8月24日河南省石油化学工业厅《无毒增塑剂柠檬酸三丁酯合成研究》(91)豫石化鉴字004号,采用该研究成果,并参考国内外同类产品生产方法进行工艺设计。

2.5催化剂

2.5.1磺酸催化剂

对甲苯磺酸(PTSA)是~种强有机酸,其催化活性高、用量少,不易引起副

反应,产品色泽好,对设备的腐蚀性和环境的污染都较小,是一种研究较多

的催化剂。它在乙酰化过程产乙酸正丁酯,原料利用高,目的产物经活性炭

脱色,反应产率98%以上,效果较好。在优化条件下,TBC反应产率95%。2.5.2固体超强酸催化剂

固体超强酸是指酸性比100%硫酸更强的固体酸,其酸的酸性可达100%

硫酸的1万倍以上。与传统催化剂相比,固体超强酸具有以下优点:

①催化效率高,使用量小,副产物少;

②可在高温下重复使用,催化剂与产物易于分离;

③表面酸性强,且对设备无腐蚀性,有人自制固体超强酸s042州02催化合

成TBC,酯化率大于98%。

2.5.3树脂催化剂

树脂催化剂合成羧酸酯具有以下优点:

①产品色泽好;

②产物与催化剂易分离,后处理方便;

③不腐蚀设备,无三废产生;

④树脂再生后可重复利用等。以D001型树有人以脂固载~C13催化合成TBC,TBC酯化产率96.27%,催化剂可熏复使用6次,应用前景看好。

2.5.4 杂多酸催化剂

杂多酸是由不同的含氧酸缩合而制得的含氧多元酸的总称,是以杂原予P5+,

P3+,Ge4+,B3+,As5+,si4+为中心原子,以w03,M003,V205等为配体的

一类化合物,是强度均匀的质子酸,其活性较硫酸高,且不腐蚀设备,具有

很好的稳定性,对环境污染较小,是一类有发展前景的绿色催化剂。在优化

条件下酯化率97%以上。微球负载杂多酸,非均相反应合成TBc,催化剂重

复使用5次,柠檬酸转化率仍高于91%,该催化剂易于产物分离,催化活性高,反应温度低,重复使用次数多,工业化前景较好。有人以活性炭固载杂

多酸合成TBC,催化剂重复使用5次,酯化率达96.3%以上,生产成本降低。但杂多酸类催化剂用于柠檬酸酯类的生产仍需在降低使用成本,提高稳定性

上进一步完善与提高。

2.6现有方法

目前工业化生产柠檬酸三丁酯所用方法主要是以浓硫酸为催化剂的合成方法,这是因为使用硫酸为催化剂制备柠檬酸三丁酯的反应过程为均相反应,不存在传质影响,因此催化活性高,即酯化过程中柠檬酸转化率高,产品的综合成本较其它催化剂都低,且工艺成熟,操作方便,虽然以浓硫酸为催化剂合成柠檬酸三丁酯存在诸如腐蚀等缺点,但基于上述优势,目前仍广泛应用于柠檬酸三丁酯合成工艺中。所以本设计以强酸性离子交换树脂作为柠檬酸三丁酯合成首选催化剂,同时兼顾未来新型固体酸催化剂的使用。

2.7基本工艺过程

工艺流程简述:

柠檬酸与正丁醇按摩尔比l:6的配比进入酯化反应釜,加入浓硫酸(加入量为柠檬酸的0.7%)做催化剂进行酯化反应,反应釜夹套内通入水蒸气将反应物料加热到120℃反应4小时至酯化合格。酯化合格后的物料转入脱醇塔,在绝压2666Pa下进行减压精馏,正丁醇蒸气经脱醇冷凝器降温后,部分回流,其余含98%正丁醇的溶液进入丁醇回收罐循环使用

合成柠檬酸三丁酯的工艺流程图如下:

2.8基础数据

年产量600吨TBC,质量分数97%,年工作日280天。

2.8.1酯化过程:

原料:柠檬酸质量分数90%

正丁醇质量分数98%

为了提高柠檬酸转化率,采用正丁醇过量的方法,原料配比:

n(柠檬酸):n(正丁醇)=1:6

催化剂离子交换树脂加入量为柠檬酸量的5%(质量分数),恒沸物水中含77%(质量分数),醇中含水20.1%(质量分数)。

反应温度:120℃

反应时间:每批物料处理时间8h

柠檬酸转化率:98.5%

柠檬酸三丁酯收率(TBC): 98.5%。

2.8.2脱醇过程

正丁醇出料质量分数:≥98%

塔釜正丁醇质量分数:≤1.1%

压力:2666Pa(绝对压力)

柠檬酸三丁酯收率:98.5%

③水洗及分离过程

TBC收率:99.4%。

水的加入量和物料量的质量比为1.2:1,洗三次,每次用时4h

④干燥(脱水过程)

TBC收率:99.4%

操作压力2666Pa

每批物料处理时间8h

⑤脱色过程

活性炭加入量为物料量的8% (质量分数)

脱色温度60℃

每批物料处理时间为8h

过滤机每5天出一次滤饼

TBC收率:99.6%

第三工艺流程叙述

3.1平面布置设计说明

在进行平面布置时,将泵集中布置在一层基础上,减轻对其余楼层的振动。板框式压滤机、各种大型贮罐也布置在一层,减轻楼层的负荷;在进行蒸馏分离时,采用了真空精馏,此时用到真空泵,将真空泵统一布置在真空泵房,周围进行隔离,减轻噪声污染;反应釜用罐耳悬挂在楼板的设备预留孔中;三楼平面主要设计了回流罐、换热器等设备,减少人员来回上下操作的麻烦。对用量较大的物料如正丁醇、醋酸酐等储罐和产品ATBc布置在便于运输的主要通道旁,使这些物料容易进出。若未来改用固体酸催化剂,只需在酯化和乙酰化釜出料位置设置一固液分离装置即可满足工艺要求。

在平面布置时除考虑生产用房的布置外,.还兼顾了辅助用房和生活用房的布置设计,如控制室、配电室、更衣室、分析室均布置在厂房内,使操作控制、原料及产品分析和生活方便。

3.2管道设计说明

管道布置在满足生产需要的前提下,考虑了易于安装和检修,在可能的前提下,尽量缩短管线,在布簧时充分考虑了集中布置的原则,尽可能沿墙壁、楼板底或柱子边等,并适当兼顾美观。不常检修的、常温的、管径大的、无腐蚀性介质的管路靠墙面布置,而小管径、不保温、冷介质、有腐蚀性介质的管路靠外布置。具体布置时,对泵的管道布置主要是保证良好的吸入条件和方便检修,泵的吸入管道尽可能短,以尽量减小吸入阻力,在泵的上方不布置管道主要是考泵的检修方便。换热器在布置时,尽量缩短管道长度,使操作、维修方便;阀门、自动调节阀、仪表等常靠近通道布置,便于操作人员检修和观察。容器管道在布置时根据每个容器所起作用不同,结合平面布置把操作相同的管道一起布置在各相应容器的相应位置,避免误操作。

3.3安全生产与环境保护

3.3.1 安全生产

原料正丁醇有一定毒性,且易挥发并易燃,应密闭低温储存,操作过程中避免进入口中。硫酸有很强腐蚀性,应避免与人体接触,并配备必要的劳保用品,储存时应采取可靠的措施防止泄漏。醋酸酐具有很强的挥发性和腐蚀性,对人体有较强毒性,在贮存和使用过程中为避免发生泄漏、爆炸事故,应注意密闭,并配备必需的劳动防护用品。在整个工艺设计中,涉及到易燃、易爆物质的各个设备,均安装阻火器,防止明火进入设备内部,产生爆炸。3.3.2环境保护

该产品在生产过程中三废情况如下,经简单处理可达排放标准。

废水I:产品排放量:160kg;年排放量:80t,其中含正丁醇2%。对该部分废水须经汽提回收其中的大部分正丁醇后与废水II混合经生化处理排放。

废水II:产品排放量:6t:年排放量:300lot。其中含醋酸钠5‰,硫酸钠1‰,柠檬酸钠1‰,柠檬酸三丁酯0.5‰,乙酰柠檬酸三丁酯1‰,经回收其中的有机物后与废水I混合经生化处理后排放。

废渣:产品排放量约100吨;年排放量50T,其中含柠檬酸三丁酯lo%。乙酰柠檬酸三丁酯20%,其余为活性炭,用焚烧炉焚烧处理。

3.4生产技术的先进性和通用性

增塑剂TBC生产的基本化学原理是酯化反应。通常,酯化反应需要在催化

剂存在下才能顺利完成。因此,催化剂的选择是本工艺的技术核心。选择催

化剂的原则,一是高效,二是环保。因此,综合考虑,增塑剂TBC的生产,

采用本工艺,没有固体和气体废物排放,生产过程有少量轻度废水,易处理,可以达到符合环境保护的政策和法律的要求。

增塑剂TBC生产设备可以用来生产其他增塑剂,比如邻苯二甲酸二异辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二仲辛酯(DCP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二

异辛酯(DOS)、尼龙酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)、二丙二醇二苯甲

酸酯(DPGDB)、柠檬酸三异辛酯(TOC)等。因此,设备生产弹性强,利用率高。

第三部分设计计算书

第一物料平衡

结合化工企业生产特点,选择一个班产(8小时)为计算基准。

1.1由TBC质量计算脱醇过程及酯化过程所生成TBC质量

1.1.1 各操作单元每班所得TBC的质量

1产品TBC的量

600X103/280X3=714.29kg

产品中纯TBC的量

714.29X97%=629.86kg

脱色及过滤过程

629.86/0.996=695.64kg

干燥过程

695.64/0.994=699.84kg

水洗及分离过程

699.84/0.994=704.06kg

脱醇过程TBC的量

704.06/0.985=714.78

酯化过程柠檬酸的质量

714.78÷0.985÷360.44X192.14=386.83kg

酯化过程正丁醇的实际用量为:

386.83*3*74.12/192.14=447.67kg

但是总共加入量为386.83*6*74.12/192.14=895.34kg 1.2各操作单元物料平衡

1.2.1酯化过程

酯化过程如图所示。

柠檬酸

柠檬酸

正丁醇

水水

杂质

离子交换树脂

酯化过程简图

酯化反应如下:

由柠檬酸三丁酯的质量经物料衡算得,理论上消耗柠檬酸386.83kg,消耗

正丁醇447.67kg,生成水108.72kg。实际需加入90%柠檬酸431.44Kg,加

入98%正丁醇913.6kg,加入强酸性离子交换树脂19.34kg。酯化反应后剩余

柠檬酸1.466kg,正丁醇447.658 kg,水170.136kg,离子交换树脂18.34kg (每生产一吨产品消耗一公斤催化剂),杂质1.126kg。

酯化釜物料平衡见表。

酯化釜物料平衡表

酯化反应前酯化反应后

物料名称物料质量(kg) 物料名称物料质量(kg) 90%柠檬酸431.44 柠檬酸 1.466 98%正丁醇913.60 正丁醇447.658 离子交换树脂19.34 离子交换树脂18.34

水170.13

柠檬酸三丁酯725.66

杂质 1.126 合计1364.38 合计1364.38 水在正丁醇中的溶解度为20.1%(质量%,水),正丁醇在水中溶解度为7.7%(质量%),最终未反应的正丁醇与水分为两部分。通过物料衡算得,

从酯化回流罐中分离出正丁醇4.53kg,水58.83kg,出酯化釜物料中正丁醇324.76kg,水65.27kg。

1.2.2脱醇过程

脱醇过程如图所示。

假设脱醇时,硫酸、柠檬酸不会从塔顶蒸出,设脱醇塔釜杂质(相对于塔釜物料)质量分数为0.5%,水和正丁醇均可从塔顶全部蒸出,塔顶蒸出的水和正

醇分为两部分,一部分为水与正丁醇组成的含正丁醇7.7%(质量%)的恒沸混合物,另一部分为含水2%(质量%)的正丁醇。经物料衡算得,塔顶回收质量分数为98%的正丁醇443.066kg,7.7%正丁醇恒沸物174.72kg。

脱醇塔物料平衡表

进塔物料|出塔物料

|塔釜物料塔顶物料

物料名称物料质量

(kg) 物料名称物料质量

(kg)

物料名称物料质

量(kg)

柠檬酸 1.466 柠檬酸 1.466 98%正丁醇443.066

正丁醇447.658 TBC 714.78 7.7%恒沸物

正丁醇

174.72 水170.13 杂质 1.126 TBC 10.88 TBC 725.66

杂质 1.126

1.2.3水洗过程

计算依据:水的加入量和物料量的质量比为1.2:1的水洗三次,柠檬酸三丁酯收率99.4%。

每次洗涤用水量286.95kg,每班洗涤水用量860.85kg,进入洗涤水中柠檬酸含量为1.126kg。水洗后进入油相中水量为3%(质量%,以TBC计),则进入油相水量为21.4434kg。

水洗釜物料平衡见表。

水洗釜物料平衡表

进水洗釜物料出水洗釜物料

水相油相

名称物料质量名称物料质量物料物料质量TBC 714.78 水839.41 TBC 710.49

水860.85 TBC 4.29 水21.4434 杂质 1.126 柠檬酸1.466 杂质 1.126

柠檬酸 1.466

合计1578.222 合计845.166 合计733.06

1.2.4干燥过程

计算依据:柠檬酸三丁酯收率99.4%。

干燥过程随水带出TBC4.26kg,设干燥产品中含水量0.2%(质量%,以TBC 计),进入产品中水量为1.42kg,蒸发掉水分20.02kg。

干燥塔物料平衡表

进干燥塔物料出干燥塔物料

蒸发物料塔顶产品

名称物料质量名称物料质量名称物料质量TBC 710.49 TBC 4.26 TBC 706.23 水21.44 水20.02 水 1.42

杂质 1.126 杂质 1.126 合计733.06 合计24.28 合计708.78 1.2.5脱色过程

计算依据:乙酰柠檬酸三丁酯收率99.6%。

脱色釜内加入活性炭的质量为进料量的5%,则加入脱色釜内活性炭35.44kg,

可循环使用。脱色后进入活性炭中的柠檬酸三丁酯2.82kg。过滤后得产品柠檬酸三丁酯703.41kg。废渣滤饼39.38kg,其中:活性炭35.44kg,柠檬酸三丁酯2.82kg,其他杂质:1.126kg。

1.3总物料平衡

物料平衡总表

进料出料

物料名称物料质量(kg) 物料名称物料质量(kg) 90%柠檬酸431.44 TBC 725.66

98%正丁醇913.60 98%正丁醇443.066 离子交换树脂19.34 7.7%正丁醇恒沸物174.72 水860.85 水860.85 活性炭35.44 活性炭35.44

柠檬酸 1.466

离子交换树脂18.34

杂质 1.126 合计2260.67 合计2259.25

第二热量衡算

2.1所用常数

① K不锈钢=1464.4kJ/(h·m2·℃) 不锈钢的传热系数

K=895.376kJ(h·m2·℃) 搪玻璃传热系数V=3.556kJ/(h·m2·℃) 搪玻璃导热系数

b=1.5mm 搪玻璃壁厚

热损失取5%

设计传热面积/计算传热面积=1.15

10.2反应热数据:

△H=77.822kJ/MOL

△H酰化反应=69.329kJ/m01

计算所用物质的恒压热容C。及汽化潜热△H值热

不同物料在不同温度下的Cp值

备注:水在其他温度下的Cp值也近似取75.312.

不同物质的气化潜热值

3.3.2 酯化釜

1.每釜物料

柠檬酸:正丁醇

其它(以水计):

2.升温假设

物料由室温在1小时内升至92.6°C,物料所含水在1小时(92.6C)

第三设备选择

3.1主要设备

3.1.1正丁醇原料贮槽

每班需加入98%(质量分数)正丁醇913.60kg,水和正丁醇的密度分别为998.2kg/m3和810.9kg/m3,则物料平均密度可由下式求得:

正丁醇原料贮槽以贮存5天的量为准,装料系数取0.85,则正丁醇原料贮槽容积为:

913.60÷813.95×5×3÷0.85=19.80。

由文献查得,选择公称容积10的立式平底平盖正丁醇贮罐两个。

3.1.2正丁醇计量罐

每班消耗正丁醇913.60kg,以装一班的量为准,装料系数取0.8,所需正丁醇计量罐容积为:

913.60÷813.95÷0.8=1.40。

柠檬酸三丁酯的催化合成研究

柠檬酸三丁酯的催化合成研究 柠檬酸三丁酯是一种常见的有机酯类化合物,广泛应用于食品、药品、塑料、涂料等领域。其催化合成方法是一项重要的研究课题。本文将从反应机理、催化剂、反应条件等方面对柠檬酸三丁酯的催化合成进行探讨。 一、反应机理 柠檬酸三丁酯的催化合成是一种酯化反应。反应物包括柠檬酸、丁醇和催化剂,反应产物为柠檬酸三丁酯和水。反应机理如下:首先,柠檬酸和丁醇发生酯化反应,生成柠檬酸丁酯和水。然后,柠檬酸丁酯与丁醇再次发生酯化反应,生成柠檬酸三丁酯和水。整个反应过程中需要催化剂的存在,催化剂能够促进反应的进行,降低反应能垒。 二、催化剂 催化剂是柠檬酸三丁酯催化合成的关键因素之一。常用的催化剂有硫酸、氯化亚砜、三氯化铝、氧化铝等。其中,氧化铝催化剂具有较高的催化活性和选择性,且易于制备和回收利用。氧化铝催化剂的催化机理是通过吸附反应物分子,使其形成键合状态,从而促进反应的进行。 三、反应条件 反应条件对柠檬酸三丁酯催化合成的影响较大。常见的反应条件包括反应温度、反应时间、反应物比例、催化剂用量等。一般来说,反应温度在100℃左右,反应时间为2-4小时,反应物比例为柠檬酸:

丁醇为1:3,催化剂用量为柠檬酸质量的2%-5%。在这些条件下,柠檬酸三丁酯的产率可达80%以上。 四、催化合成的优点 相比于传统的酯化反应方法,催化合成具有以下几个优点: 1. 反应速度快,反应时间短。 2. 催化剂用量少,反应产物易于分离和纯化。 3. 反应条件温和,对环境友好。 4. 反应产物的选择性高,催化剂的选择性也较好。 五、总结 柠檬酸三丁酯的催化合成是一项重要的研究课题,其反应机理、催化剂、反应条件等方面都需要深入探讨。通过合理的催化剂选择和反应条件控制,可以实现高产率、高选择性的柠檬酸三丁酯催化合成。催化合成方法具有反应速度快、催化剂用量少、反应条件温和等优点,是一种值得推广和应用的方法。

柠檬酸三丁酯

柠檬酸三丁酯 通常是由柠檬酸和正丁醇在催化剂作用下酯化而成,传统的催化剂是浓硫酸[1],虽然它价格低、催化活性高,但存在设备腐蚀严重、后处理工艺复杂、反应选择差、环境污染严重等弊端,因而寻求可替代浓硫酸的催化剂研究相当活跃,发现了很多催化效果较好的催化剂,下面就这方面的研究进行综合报道。 1硫酸氢钠催化合成柠檬酸三丁酯 一水合硫酸氢钠是强离子型化合物,经研究发现,它易溶于水,水溶液呈强酸性,但不溶于有机酸和醇反应体系,可作为酯化反应的催化剂,研究表明该催化剂具有催化活性高、稳定性好、收率高、易于分离、合成方法简便、无腐蚀、无污染等优点。 陈丹云[2]等用一水合硫酸氢钠催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件:0.1mol柠檬酸,醇酸物质的量比4.5,催化剂用量3.5g,反应时间2h、收率大于95.6%。 邓斌[3]等用一水合硫酸氢钠催化合成柠檬酸三丁醋的优化条件:0.1mol柠檬酸,醇酸物质的量比4.2,催化剂用量1.5g,反应时间2.5h,柠檬酸的酯化率达98.47%。 王建平[4]用一水合硫酸氢钠催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件是:醇酸物质的量比6.0~7.0,催化剂用量为酸、催化剂物质的量比1∶0.1,反应时间1.5h,转化率大于95%,产品纯度达99%。 2固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯 超强酸是酸强度比100%硫酸更强的酸。研究表明用它作为酯化反应的催化剂具有选择性好,反应速度快,收率高,易分离,操作方便,催化剂稳定,能重复使用,不腐蚀设备,无污染,是一种具有发展前途的催化剂。 孙长勇[5]等用固体超强酸SO4-2/TiO2催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件:酸醇比为1∶4,反应时间为3.5h,催化剂用量为总投入量的1.5%,酯产率达90%以上。 熊国宜[6]等利用固体超强酸ZrO2/SO4-2催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件:ZrO2/SO4-2用量为0.6%酸醇物质的量比1∶3.6,回流分水2h,蒸完后经中和,得产品,酯化率96.14%,催化剂重复使用价值若干次后,其酯化率仍达96%。何节玉[7]等用固体超强酸TiSO4/TiO2催化合成柠檬酸三丁酯研究表明该催化剂活性高、选择性好、易分离、反应时间短、收率高。其优化条件:柠檬酸0.1mol,正丁醇0.39mol,TiSO4负载量10%,催化剂用量1.2g,反应温度145℃,反应时间2.5h,柠檬酸的酯化率为96.5%,产品收率为99%。孟宪昌[8]等用自制的纳米固体超强酸SO42-/Fe2O3(粒径1~100μm)催化合成柠檬酸三丁酯,考察了该催化剂在TBC合成中的催化活性,并与SO42 /TiO2,、SO2 4/ZrO2、SO2-4/Fe2O3进行了比较,实验结果表明纳米固体超强酸SO2-4/Fe2O3的催化能力比上述催化剂都强,特别是比非纳米SO2 4/Fe2O3要强得多。其优化条件是柠檬酸∶正丁醇=0.1∶0.45(物质的量比)催化剂用量1.59g,(柠檬酸为0.1mol),反应时间为2h,酯化率可达99.1%且催化剂重复使用性好,重复使用4次后酯化率仍达99.3%。 3对甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯 对甲苯磺酸是一种强有机酸,用它代替浓硫酸作为酯化反应的催化剂对设备的腐蚀和三废污染要比硫酸小得多,活性高、选择性好、价廉易得、用量少、产品色泽好,是一种适合工业生产的催化剂。谢文磊[9]等用对甲苯磺酸催化剂合成柠檬酸三丁酯的优化条件:催化剂用量0.7%,酸醇物质的量比15 5,100~160℃回流分水3h,产品收率95.5%。沙耀武[10]等在微波辐射下用对甲苯磺酸催化剂成功合成了柠檬酸三丁酯,其优化条件:柠檬酸5.0g,对甲苯磺酸0.3g,正丁醇20mL,微波功率中高,辐射30min,酯化率91.2%,该条件下的反应速度是常规加热法反应速度的6倍。 4无机盐酸盐催化合成柠檬酸三丁酯 李绣瑜[11]用氯化铁催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件:醇酸物质的量比4∶1,催化剂量4%,反应时间2.0~2.5h,转化率大于95%,产品纯度达99%。为了解决氯化铁易潮解难保存的问题,訾俊峰[12]等用活性碳固载氯化铁催化合成柠檬酸三丁酯,其优化条件:柠檬酸0.1mol,正丁醇0.5mol,催化剂用量4g,在回流温度控制反应时间2.0h,柠檬酸的酯化率为95.7%。黄志伟[13]等用四氯化锡催化合成柠檬酸三丁酯的优化条件:醇酸物质的量比4∶1,在柠檬酸0.2mol的情况下,催化剂用量为反应物质量的

D72树脂催化合成柠檬酸三丁酯

D72树脂催化合成柠檬酸三丁酯 李敢;刘颖;王德堂 【摘要】Using macroporous strong acid cation exchange resin ( D72 ) as catalyst, tributyl citrate was synthesized by citric acid and butanol. The influence of reaction conditions was investigated. The experiment results indicated that the optimum reaction conditions were that the mole ratio of butanol to citric acid was 5:1 , the weight of catalyst was 20% of citric acid, and the reaction time was 6. 5 h. Under these conditions, the yield of the product reached 94. 3%. The catalyst could be reused for 4 times.%以D72 树脂为催化剂,以柠檬酸和正丁醇为原料合成柠檬酸三丁酯,对影响反应的因素进行 研究。实验表明,柠檬酸三丁酯合成反应的最佳条件是:在n(正丁醇):n(柠檬 酸)=5:1,催化剂用量为20%(以柠檬酸质量计算),反应6.5 h的条件下,产物的收率可达94.3%,催化剂重复使用5次。 【期刊名称】《广州化工》 【年(卷),期】2014(000)022 【总页数】3页(P60-62) 【关键词】D72树脂;柠檬酸三丁酯;酯化反应 【作者】李敢;刘颖;王德堂 【作者单位】徐州工业职业技术学院化学工程技术学院,江苏徐州 221140; 江苏省化工新材料工程技术研究开发中心,江苏徐州 221140;徐州工业职业技术学院 化学工程技术学院,江苏徐州 221140; 江苏省化工新材料工程技术研究开发中心,

柠檬酸三丁酯合成工艺的评述

柠檬酸三丁酯合成工艺的评述 苏晓怡 (高分子专09-1班 05号) 摘要:柠檬酸三丁酯(TBC)是一种新型无毒增塑剂,它具有相容性好、增塑效率高、无毒、挥发性小,耐寒性、抗霉性、耐光性、耐水性优良、可降解等特点,因此是一种最有发展前途的绿色、安全增塑剂。本文介绍了柠檬酸三丁酯的生产合成工艺及发展前景。 关键词:柠檬酸三丁酯 TBC 增塑剂柠檬酸生产合成工艺应用 1.概况 柠檬酸三丁酯其系统名为: 2-羟基-1,2,3-三正丁氧羰基丙烷, 英文名称为Tributyl Citrate, 简称为TBC,分子式为C18H32O7。 结构式为: 分子量为 360.44,沸点170℃(133.3Pa),闪点(开杯)185℃。该产品常温下为无色透明液体,折光率为 1.4428(20℃),不溶于水,是一种无毒增塑剂。能与丙酮、四氯化碳、矿油、醋油、蓖麻油、亚麻油、醇及其它溶剂相溶;不溶于水、无毒无味、挥发性小;耐热、耐光、耐水,与乙烯基树脂相容性好,是增塑性能较好的增塑剂。可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和各种纤维素树脂的增塑,具有相溶性好、增塑效率高、无毒、挥发性小等优点,而且经其增塑后,塑料低温挠曲性能好,在熔封时热稳定性好、不变色;其耐寒性、耐光性、耐水性优良,可用于食品包装材料和医疗卫生制品,并且在树脂中不滋长霉菌,有抗霉性;还可用作蛋白质类溶液的消泡剂;还可抗细菌及不滋长细菌,无刺激性,具有

阻燃和可降解性。因此,柠檬酸三丁酯稳定性好、经久耐用,是一种无毒无味的绿色环保塑料增塑剂。另外,其酰化衍生物乙酰柠檬酸三丁酯除了具有TBC的优点外。还可作为聚偏二氯乙烯的稳定剂、薄膜与金属粘合的改性剂等 随着我国塑料工业的迅速发展,聚氯乙烯(PVC)作为塑料工业的主要产品之一,其应用领域越来越广泛。聚氯乙烯,尤其是软制品,在加工过程中需要使用大量的增塑剂,目前使用的增塑剂主要是邻苯二甲酸酯类产品。但是由于存在潜在的致癌性,国外已经严格控制其使用。我国也已经制订了相关的法律和法规,将逐步淘汰邻苯二甲酸酯类在食品包装材料、医疗器具以及儿童玩具等方面使用。因此传统增塑剂的应用领域受到限制,研究开发新型、绿色增塑剂已经成为当务之急。其中柠檬酸三正丁酯(TBC)就是一种开发利用前景广阔的新型绿色增塑剂。 2. 国内生产柠檬酸三丁酯的传统工艺 在我国,柠檬酸三丁酯是柠檬酸和正丁醇在催化剂的作用下酯化合成而得 的,传统的酯化反应一般用硫酸作催化剂,反应产物的后处理要经过碱中和、 水洗、蒸馏脱醇脱水、脱色最后得到成品。 2.1酯化反应: 反应是在带搅拌器、冷凝器、分水器、恒压滴液漏斗和温度计的四口瓶中进行,加热采用可控温电加热器。往四口瓶中加入正丁醇和柠檬酸和浓硫酸加热至回流状态,回流一段时间。每隔一定时间测定酸值。在回流状态下,随着反应的进行,反应液温度逐渐升高,通过加热装置和系统的真空度控制反应液温度在120℃左右;连续反应4.5h后反应液的酸值基本无变化,反应完毕后冷却。 2.2中和水洗

柠檬酸三丁酯的性质与制备工艺汇总

编号:日期: 职业技术学院 毕业设计(论文) 题目: 柠檬酸三丁酯的性质与制备工艺 指导教师: 系部: 生化工程系 专业: 应用化工技术 姓名: 周海燕 学号:

目录 第一章增塑剂的发展现状 (5) 1、增塑剂的情况 (5) 1.1、概述 (5) 1.2、增塑剂作用机理 (5) 2、增塑剂的现状及面临的问题 (5) 2.1、增塑剂现状 (5) 2.2、面临的问题 (5) 3、增塑剂的国内外研究与应用现状及趋势 (7) 4、环保增塑剂柠檬酸三丁酯的优点 第二章典型增塑剂:柠檬酸三丁酯的合成工艺 (11) 1、无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的工艺优化研究 (11) 1.1、国内生产柠檬酸三丁酯的传统工艺 (11) 2、催化剂在酯化合成中的应用情况 (11) 参考文献: (15)

摘要 使用固体超强酸作催化剂生产柠檬酸三丁酯无毒增塑剂,开发柠檬酸三丁酯合成新工艺的核心在于研发出催化活性高、腐蚀性小、易分离、重复使用和再生性能好、成本低的催化剂。 关键词:无毒增塑剂柠檬酸三丁酯合成工艺

前言 柠檬酸三丁酯是一种增塑剂,它添加到聚合物体系中能使聚合物体系的塑性增加,柠檬酸三丁酯能添加到高分子聚合物中增加材料的可塑性,改善在成型加工时树脂的流动性,赋予制品柔软性的功能性产品。柠檬酸三丁酯是一种高沸难以挥发的粘稠液体,不与塑料发生反应。 增塑剂是现代工业最大的助剂品种占塑料助剂总产量的百分之六十,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的发展起决定性作用。目前主要用于PVC制品添加了增塑剂的PVC主要应用领域为玩具电线电缆地板及墙壁贴面建材汽车包装材料电子与医疗部件如血浆袋和成套输液器等大量耐用并易造型的塑料制品中。现代的增塑工业发展成为以石油化工为基础以柠檬酸三丁酯为核心的多种品种,大生产的化工行业。

无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的绿色催化合成探讨

无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的绿色催化合成探讨 柠檬酸三丁酯自身无毒性,加上各项性能优良,是当前应用广泛的增塑剂,也是无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的重要原料。当前有西方国家将柠檬酸三丁酯增塑剂应用在食品包装和儿童塑料玩具领域,用来取代传统的增塑剂。 标签:无毒增塑剂;柠檬酸三丁酯;绿色催化 在过去传统塑料助剂中大多都是采用邻苯二甲酸酯作为各类包装的基本材料,随着新时期科学技术的快速发展,研究发现临本二甲酸酯类具有致癌性质,以此类物质制成玩具对幼儿身体将会造成较大威胁。当前柠檬酸三丁酯是国家公认的安全增塑剂,自身没有毒性,能够广泛应用在各类包装以及塑料制品中,所以当前加强无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的绿色催化合成具有重要作用。柠檬酸三丁酯的合成有赖于催化剂,传统合成工艺都是采用浓硫酸,但是硫酸自身属于强质子酸,此类催化剂自身具有较多缺点,对于环境污染性较大。所以当前需要对绿色催化技术进行探析,提高无毒增塑剂柠檬酸三丁酯合成的质量。 1 硫酸催化合成柠檬酸三丁酯 对于领苯二甲酸酯类增塑剂等有致癌性质的增塑剂,我国也提出了明确的限制条文。当前柠檬酸三丁酯具有广阔的的工业应用价值,能够作为“绿色”化的增塑剂,是当前塑料工业制品的主要发展方向,具有良好的市场经济价值。 1.1 甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯 甲苯硫酸从研究中可以是一种酸性较强的有机酸,但是自身腐蚀性以及污染系数与硫酸相比较低,不容易与其他物质产生各个副反应。生产出来的各个产品光泽度较好且实际售价较低,便于运输与使用,是当前工业生产中应用较广的催化剂。当前可以通过甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯,其中需要对试验研究的优化条件进行控制。根据我国相关学者的研究,目前酸醇摩尔比为 1 :6。此外还能通过甲苯为基本带水剂,甲苯硫酸实际用量较低,大约在3%,减压蒸馏收集到178至180℃的馏分,酯的实际含量较高,可达到99%。 1.2 氨基硫酸催化合成柠檬酸三丁酯 现阶段氨基硫酸在工业清洁剂中应用范围较广,实际獲取途径简单,加上各方面应用性能较为稳定,具有较低的腐蚀性,不能有效参与到有机反应体系中,能够进行反复性应用,是一种实际应用前景较为广阔的催化剂。有相关研究人员取出0.2mol的柠檬酸、1.5g氨基硫酸和0.8mol正丁醇,在高温回流分水中反应一段时间,柠檬酸实际转化率较高。 2 无机盐催化合成柠檬酸三丁酯

乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计说明书

乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计说明书1 引言 1.1 乙酰柠檬酸三丁酯概述 乙酰柠檬酸三丁酯,其英文名称是Acetyl Tri-n-Butyl Citrate,简称ATBC,分子式为C20H34O8,分子量402.48。乙酰柠檬酸三丁酯在常温常压下是无色透明的液体,在常温下密度为1.046g/cm3。熔点是-80℃[1]。当压力为101324.72Pa时,沸点为343℃,当压力为133.3Pa时,沸点为173℃。折射率1.4408,闪点204℃[2]。不溶于水但与多数有机溶剂相溶,与多种纤维素、氯化橡胶等相溶。此外,还能与乙酸丁酯纤维素、乙酸纤维素部分相溶[3]。乙酰柠檬酸三丁酯具有很多优良的性质,其最大的优点是无毒,安全性较高。因此,乙酰柠檬酸三丁酯作为首选增塑剂被应用于制造儿童玩具、食品的包装、医疗用品之中。美国食品与医药管理局(FDA)认为在所有的增塑剂中,乙酰柠檬酸三丁酯是最安全的[4]。 1.2 设计依据 因为本设计是假定的设计,所以在实际的生活中不会使用。那么设计书上标注的其他设计任务,例如计算的依据,经济效益,建设厂房时地理位置的选择,原料的供应其次还有燃料的种类,水、电、气的来源等都不会考虑。 2. 乙酰柠檬酸三丁酯生产流程叙述 首先进行的是酯化反应,向反应釜中投入一定摩尔比的正丁醇和柠檬酸,加入氨基磺酸作为催化剂。由于受到反应物正丁醇的影响,反应温度只能控制在110℃~160℃,并且在该温度下反应2.5小时。直到酯化合格为止[5]。酯化反应后,将反应产物TBC转入脱醇塔中,进行减压蒸馏。用脱醇冷凝器给脱醇塔内的正丁醇蒸汽降温

后,一部分正丁醇回流到酯化反应釜中继续参与反应,其余的正丁醇溶液进入回收罐循环使用。脱醇后的TBC与乙酸酐按1:1.8的摩尔比加入到酰化反应釜中。然后再将低压蒸汽通入酰化釜夹套内,直到反应釜的温度上升至85℃,并将反应控制在该温度下进行。将产生的气体通过乙酰化冷凝器降温后回流到反应釜继续进行反应,乙酸酐则被分离出来进入到回收罐。酰化反应后的物料进入脱酸塔,经过精馏操作。分离出的乙酸酐可循环使用[6]。 经过检测,脱酸后的物料因为仍含有某些酸性物质,所以物料还会呈现酸性,这就需要加入某些碱性物质把剩余的酸性物质中和掉。本设计所用的碱性物质是质量分数为4%的NaCO3,并将中和后的物料送入静置釜内,以除去物料中含有的大量水分和生成少量的盐[7]。为了得到纯度较高的产物,将反应过程生成的盐除去,把经过中和反应后的物料转入水洗塔,用物料1.2倍的水分三次洗涤。将水洗后的物料送入静置釜,把其中的盐水和废水处理后,再次送入水洗釜水洗进行水洗,反复洗涤三次,最后将ATBC转入干燥塔以除去剩余的少量水分便可得到成品ATBC。 合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺流程如图1所示:

绿色增塑剂柠檬酸三丁酯的制备研究

绿色增塑剂柠檬酸三丁酯的制备研究 圣雅怡;张晶;陈腊梅 【摘要】柠檬酸三丁酯为一种绿色环保的增塑剂,其应用具有广阔的前景.本文采用新型催化剂,以一水合柠檬酸、正丁醇为原料合成柠檬酸三丁酯.重点讨论了反应温度、酸醇比、催化剂用量和反应时间等因素对酯化反应的影响.其优化工艺条件为:反应温度120℃,酸醇比(物质的量)为1:4.5,催化剂用量为酸的4w%,反应时间为2.5h,柠檬酸三丁酯的产率可达到96%以上.%Tributyl citrate(TBC) is a kind of green plasticizer and has a widely application prospect. We synthesize TBC with citric acid monohydrate and n-butyl alcohol under the catalysis of sodium hydrogen sulfate. We studies the effects of act temperature, acid alcohol ratio, catalyst dosage and reaction time. Finally we get the optimal conditions: temperature is 120℃, acid alcohol ratio is 1:4.5, catalyst dosage is 4w%of the acid, and the reaction time is 2.5 hours. Our yield is more than 96%. 【期刊名称】《价值工程》 【年(卷),期】2018(037)011 【总页数】2页(P165-166) 【关键词】绿色增塑剂;柠檬酸三丁酯;催化;合成 【作者】圣雅怡;张晶;陈腊梅 【作者单位】南京科技职业学院,南京210048;南京科技职业学院,南京210048;南京科技职业学院,南京210048

乙酰柠檬酸三乙酯合成工艺的研究

乙酰柠檬酸三乙酯合成工艺的研究 (最新版) 目录 1.研究背景和目的 2.合成工艺的原理和方法 3.实验过程和结果 4.催化剂的选用和影响 5.产物的纯度和收率 6.结论和展望 正文 乙酰柠檬酸三乙酯是一种重要的有机化合物,具有广泛的应用。近年来,随着对环保和健康的重视,乙酰柠檬酸三乙酯的合成工艺受到了越来越多的关注。本文旨在研究乙酰柠檬酸三乙酯的合成工艺,以期为实际生产提供参考。 首先,我们来了解一下乙酰柠檬酸三乙酯的合成原理。乙酰柠檬酸三乙酯的合成工艺一般采用共乙酰化和酯化法。具体来说,以柠檬酸三丁酯、乙酐和正丁醇为原料,在催化剂的作用下,通过共乙酰化和酯化反应,合成乙酰柠檬酸三乙酯,并联产乙酸正丁酯。 接下来,我们来探讨一下实验过程和结果。在实验过程中,我们考察了催化剂用量、原料配比、反应温度、反应时间等因素对反应过程的影响。通过优化实验条件,我们确定了较佳的操作条件,即催化剂用量为 3%,原料配比为柠檬酸三丁酯:乙酐:正丁醇=1:2:3,反应温度为 60℃,反应时间为 4 小时。在此条件下,柠檬酸三丁酯的收率为 98%,乙酰柠檬酸三乙酯的收率也为 98%。 在实验过程中,我们还发现催化剂的选用对反应结果具有重要影响。

我们采用了活性炭脱色技术对产品进行精制,明显改善了产品的色泽。此外,我们还尝试了不同催化剂,如甲苯磺酸、硫酸氢钠和大孔强酸性阳离子交换树脂等,发现它们对反应结果均有影响。具体来说,硫酸氢钠和大孔强酸性阳离子交换树脂催化效果较好,可以提高产品的收率和纯度。 最后,我们来总结一下乙酰柠檬酸三乙酯合成工艺的研究结果。通过优化实验条件和催化剂选用,我们成功地提高了乙酰柠檬酸三乙酯的收率和纯度。在实际生产中,我们可以采用无毒增塑剂柠檬酸三丁酯作为原料,以减少环境污染和健康风险。同时,我们还可以进一步探讨其他催化剂和反应条件,以期获得更高的收率和纯度。 总之,乙酰柠檬酸三乙酯的合成工艺研究对于实现绿色化学和可持续发展具有重要意义。

柠檬酸丁酯的合成

柠檬酸丁酯的合成 柠檬酸丁酯是一种常见的化学物质,广泛应用于食品、饮料、香料和化妆品等行业。在本文中,我将深入探讨柠檬酸丁酯的合成方法,并分享我的观点和理解。 柠檬酸丁酯的合成方法有多种,其中一种常用的方法是利用柠檬酸和丁醇进行酯化反应。下面我将详细介绍这一方法的步骤和原理。 1.将适量的柠檬酸加入到反应瓶中。柠檬酸是一种有机酸,常用于食品和饮料中作为酸味剂。它具有两个羧基基团,可以与醇反应生成酯。 2.加入丁醇到反应瓶中。丁醇是一种四碳醇,具有较好的溶解性和反应活性。它与柠檬酸中的羧基发生酯化反应,生成柠檬酸丁酯。 3.在反应中添加一定量的酸催化剂。常用的酸催化剂有硫酸、盐酸或甲酸等。酸催化剂可以加速酯化反应的进行,提高反应速率和收率。 4.将反应瓶密封并在适当的温度条件下进行反应。酯化反应通常在加热的条件下进行。反应温度的选择取决于具体的反应体系,一般在60-80摄氏度范围内。

5.反应完成后,通过蒸馏或其他分离技术将产物纯化。蒸馏是最常用的分离技术之一,可以将柠檬酸丁酯从反应混合物中分离出来。 通过以上步骤,我们可以合成柠檬酸丁酯。这种合成方法具有简单、 高效、适用范围广的特点。然而,需要注意的是,在实际合成过程中,还可能受到多种因素的影响,如反应条件、反应速率和产物纯度等。 在我的观点和理解中,柠檬酸丁酯合成是一项具有重要应用价值的化 学反应。柠檬酸丁酯作为食品和香料行业中的一种重要成分,广泛应 用于各种产品中,不仅为其提供了独特的风味,还具有保鲜、杀菌和 抗氧化等功能。柠檬酸丁酯的合成方法对于满足人们对安全、高效的 合成需求具有重要意义。 总结回顾:柠檬酸丁酯的合成方法主要是通过酯化反应实现的,具体 步骤包括添加柠檬酸和丁醇,加入酸催化剂,进行加热反应,最后进 行产物纯化。柠檬酸丁酯具有广泛的应用领域,并且其合成方法简单 高效。在实际应用中,我们需要注意反应条件和产物纯度等因素的控制,以确保合成的柠檬酸丁酯质量和效果的稳定可靠。 文章观点和理解:在我看来,柠檬酸丁酯的合成方法是一种非常重要 的化学反应,它在食品和饮料行业以及香料和化妆品行业中有广泛的 应用。这种合成方法简单实用,成本也相对较低,因此被广泛地采用。柠檬酸丁酯不仅能够为产品提供独特的风味,还具有杀菌、抗氧化和

N-甲基咪唑硫酸氢盐催化合成增塑剂柠檬酸三丁酯

N-甲基咪唑硫酸氢盐催化合成增塑剂柠檬酸三丁酯 滕俊江;李春海;乔艳辉 【摘要】在离子液体N-甲基咪唑硫酸氢盐([Hmim]+[HSO4]-)的催化下,以柠檬酸和正丁醇为原料,合成了无毒增塑剂柠檬酸三丁酯.结果表明,[Hmim]+[HSO4]-催化合成柠檬酸三丁酯的最佳工艺条件为:n(柠檬酸)∶n(正丁醇)=1∶4.5,催化剂用量占反应物料总质量的5%,反应时间3.5h,在此条件下产品收率97.31%,催化剂重复使用5次,仍保持较好的催化活性.产品经红外光谱、核磁进行定性分析,纯度经气相色谱分析大于99.0%.%Tributyl citrate was synthesized by citric acid and n-butanol with iV-methyl-imidazolium hydrosulfate as catalyst. Experiment results indicated that the optimum process conditions were as follows;molar ratio of citric acid to n-butanol 1:4.5 , the amount of catalyst 5% of the mass of reactants, reaction time 3.5 h, the yield was up to 97.31% . After the catalyst being used for 5 times,activity did not significantly decline. Qualitative analysis of product was carried out by IR and NMR. Purity of product analyzed by GC was over 99.0%. 【期刊名称】《应用化工》 【年(卷),期】2012(041)004 【总页数】4页(P643-645,648) 【关键词】离子液体;N-甲基咪唑硫酸氢盐;催化合成;柠檬酸三丁酯 【作者】滕俊江;李春海;乔艳辉

年产550吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯工艺

目录 设计任务说明书 (1) 总论 (2) 第1章工艺流程概述 (5) 1.1 乙酰柠檬酸三丁酯的简介 (5) 1.2 工艺流程 (5) 第2章工艺计算 (6) 2.1 物料流程图,定计算范围 (6) 2.2 基础数据 (6) 2.3 物料衡算 (7) 2.4 热量衡算 (12) 2.5 设备选择 (16) 2.6 工艺流程设计说明 (18) 2.7 平面布置设计说明 (19) 2.8 管道设计说明 (19) 第3章投资与成本分析 (20) 3.1 原料消耗定额 (20) 3.2 附属设施 (20) 3.3 投资估算 (20) 3.4 产品成本估算 (22) 第4章安全生产与环境保护 (23) 4.1 安全生产 (23) 4.2 环境保护 (23) 第5章总结 (24) 第6章工程图纸(附录) (27) 第7章设计的体会与收获 (25) 参考文献 (26)

年产550吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯工艺 设计任务书 原始数据:年产量550t,每年生产340d 任务和要求: 1. 查阅文献,写文献总结。 2. 生产方法的选择,流程设计; 3. 进行物料衡算,热量衡算; 4. 设备选型及设计; 5. 投资估算,成本估算; 6. 环境保护与安全措施; 7. 绘制工艺流程图和主要设备图; 8. 写设计说明书。 总论 1.产品概述

柠檬酸三丁酯(TBC)和乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)可作为乙烯基树脂及纤维素的增塑剂,具有无毒、抗霉性、无气味、塑化效果好等优点,已获美国食品与医药管理局批准使用。过去常用硫酸作催化剂合成TBC和ATBC,对设备的腐蚀比较严重。人们一直在寻找新的催化剂[1~18]。作者以氨基磺酸作为催化剂,两步合成ATBC,在适宜条件下,酯化率达98.2%,酰化率达91.3%。氨基磺酸易得、性质稳定安全、使用方便、可循环使用而无需再生,有一定工业应用价值。 乙酰柠檬酸三丁醋的用途及应用前景: 柠檬酸脂类可作为聚合物(如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氨脂等),共聚物(如:异丁烯一异戊二烯共聚物,丁二烯一苯乙烯共聚物等)及各种纤维树脂(如:硝基纤维素,乙基纤维素,醋酸纤维素等)的增塑剂。与其它类型增塑剂相比,它具有相溶性好,挥发性小,抽出率和粘度低,且耐热性、耐寒性、耐旋光性、耐水性优良等特点,其最大优点是无毒、无臭、无锈变作用。例如,作为户VC增塑剂时,用普通方法混合,产品具有良好的透明度和低温性,其它各种性能均比DOP增塑剂有明显改进,因此,它是一类用于食品包装、儿童玩具、医疗用品及其它生活用品的优良无毒增塑剂。美国食品与医药管理局(FDA)认为乙酰柠檬酸三丁脂是最安全的增塑剂之一。早在70年代ATCB就广泛应用于医疗器械上,如聚氯乙烯血液袋、输液管等,后来又常用作制造缓解药片的增塑剂。柠檬酸脂除用作各种树脂的助剂外,还可用作医药制品助剂,金属涂层,卫生用品中的除臭剂、香料和食品添加剂,色谱分析固定相等,应用前景十分广泛。随着生活水平的提高,人们越来越关注食品的安全问题,1999年12月7日,欧盟发布“禁令”,禁止销售供三岁以下儿童使用的、放入口中的含有邻苯二甲酸脂类增塑剂的聚氯乙烯软塑料玩具及儿童用品,且对食品包装带用塑料制品作出了严格规定,传统的增塑剂己无法满足市场要求,因此作为世界公认的安全增塑剂—乙酰柠檬酸三丁脂将有较大的发展空间。目前美国、英国、德国、法国、荷兰、意大利、日本等国都许可乙酰柠檬酸三丁脂增塑的塑料薄膜作为食品包装材料。特别是乙酰柠檬酸三丁醋具有极低的急性毒性(小鼠经口试验高达300g/kg),良好的热稳定性及机械性能,应用领域十分广阔。 2. 合成工艺的最新进展[1][2][3] 乙酰柠檬酸三丁脂的合成分为柠檬酸与正丁醇脂化反应生成柠檬酸三丁脂及柠檬酸三丁脂乙酰化反应两部分,而酯化反应是整个工艺的关键。目前国内外研究热点主要集中在酯

增塑剂柠檬酸三丁酯的生产工艺

增塑剂柠檬酸三丁酯的生产工艺 1.引言 1.1 概述 概述 增塑剂是一种在工业生产中被广泛使用的化学物质,其作用是在塑料制品中增加柔软度、可塑性和延展性。柠檬酸三丁酯是一种常见的增塑剂,被广泛应用于各个领域,如塑料制品、橡胶制品、涂料和油墨等。 本文将介绍柠檬酸三丁酯的生产工艺,包括其定义和作用,以及特性和应用。我们将探讨生产柠檬酸三丁酯的工艺流程,并讨论工艺的优化和改进方法,以提高其生产效率和质量。 通过本文的阅读,读者将能够全面了解柠檬酸三丁酯的生产工艺,并获得关于该工艺的实用信息。这对于从事增塑剂生产、研发和应用的相关人员具有重要意义。同时,本文也为进一步研究和开发新的增塑剂提供了参考和借鉴。 1.2文章结构 文章结构的主要目的是为读者提供一个清晰的框架,以帮助他们更好地理解和阅读文章。为了实现这一目的,本文将分为以下几个部分:

第一部分是引言部分,该部分主要包括对文章的背景和目的进行介绍。在本文中,我们将讨论增塑剂柠檬酸三丁酯的生产工艺。首先,我们将概述增塑剂的定义和作用,并介绍柠檬酸三丁酯的特性和应用。然后,我们将说明本文的结构和目的。 第二部分是正文部分,该部分主要介绍增塑剂柠檬酸三丁酯的特性和应用。我们将详细描述柠檬酸三丁酯的化学结构和性质,并重点介绍它在塑料工业中的应用。通过对柠檬酸三丁酯特性和应用的分析,我们将深入探讨该增塑剂在塑料制品中的优势和潜在的挑战。 第三部分是结论部分,该部分主要包括对柠檬酸三丁酯生产工艺的工艺流程进行介绍,并探讨如何优化和改进生产工艺。我们将详细描述柠檬酸三丁酯的生产过程,并提出一些可行的改进措施,以提高生产效率和质量。通过对生产工艺的分析和改进,我们希望能够为相关行业的生产者和研究者提供有益的参考和指导。 通过以上几个部分的编写,本文将全面阐述增塑剂柠檬酸三丁酯的生产工艺,并提供对应的理论依据和实践经验。希望本文能够为读者加深对该增塑剂的了解,并为相关领域的研究和生产工作提供有价值的参考。 1.3 目的 本文旨在探讨增塑剂柠檬酸三丁酯的生产工艺。通过对柠檬酸三丁酯

柠檬酸酯类增塑剂市场现状工艺设计及投资价值分析

一增塑剂的发展状况 1 增塑剂及其用途 凡添加到聚合物体系中能使聚合物体系的塑性增加的物质都可以叫做增塑剂。增塑剂是添加到高分子聚合物中增加材料的可塑性,改善在成型加工是树脂的流动性,赋予制品柔软性的功能性产品。它通常是一些高沸、难易挥发的粘稠液体或低熔点的固体,一般不与塑料发生反应。 增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种,占塑料助剂总产量的60%,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业发展起着决定性作用。目前增塑剂主要用于PVC制品,添加了增塑剂的PVC主要应用领域为玩具、电线、电缆、地板及墙壁贴面、建材、汽车包装材料、电子与医疗部件如血浆袋和成套输液器等大量耐用并且易造型的塑料制品中。现代的增塑剂工业发展成为以石油化工为基础,以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为核心的多品种,大生产的化工行业。 2增塑剂的分类及性能 2.1增塑剂的分类及常规品种 (一)增塑剂的分类 增塑剂的品种繁多,在其研究发展阶段其品种曾多达1000种以上,作为商品生产的增塑剂不过500多种,其中以原料来源于石油化工的邻苯二甲酸酯类增塑剂的生产和消费最大(尤其是邻苯二甲酸二辛酯(D0P)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)),为69 ,以下是脂肪族类占8 、环氧类占7 、苯三酸酯类占4 ,其它占2 。 增塑剂的分类方法很多。根据分子量的大小可分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂;根据物状可分为液体增塑剂和固体增塑剂;根据性能可分为通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、阻燃增塑剂等;根据增塑剂化学结构分类是常用的分类方法。 根据化学结构可分为: (1)邻苯二甲酸酯(如: DBP、DOP、DIDP) (2)脂肪族二元酸酯(如: 己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛酯DOS) (3)磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP) (4)环氧化合物(如:环氧化大豆油、环氧油酸丁酯) (5)聚合型增塑剂(如:己二酸丙二醇聚酯) (6)苯多酸酯(如: 1,2,4-偏苯三酸三异辛酯) (7)含氯增塑剂(如: 氯化石蜡、五氯硬酯酸甲酯) (8)烷基磺酸酯(9)多元醇酯 (10)其它增塑剂 (二)增塑剂的常规品种 1. 邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 2. 邻苯二甲酸二丁酯(DBP) 3.邻苯二甲酸二异壬酯(DINP) 4. 邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP) 5.己二酸二辛酯 6.磷酸三甲酚酯

课程设计--酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计

南京工业大学 化学化工学院《化工过程与工艺设计》 设计题目酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计 学生姓名庄永祥班级、学号J1001100633 指导教师姓名周浩力 设计时间2013年6月27日--2013年7月5日课程设计成绩(五级分制): 指导教师签字

前言 在塑料制品大行其道的今天,塑化剂超标风险可谓无处不在。塑化剂或称增塑剂,是一种增加材料柔软性或是使材料液化的添加剂,种类多达百余种。近年来,随着食品、药品等工业的发展, 人们在对增塑剂的需求与日俱增同时, 对增塑剂的卫生也越来越关心。目前, 工业上常用的增塑剂是邻苯二甲酸酯类, 但已有大量研究发现, 此类增塑剂有可能致癌, 许多国家已严格控制其在食品包装材料、医疗器械及儿童玩具等产品中的使用。研究开发新型、绿色增塑剂已经成为当务之急。柠檬酸三丁酯就是一种新型的良好的无毒增塑剂, 因其具有相溶性好、增塑效率高、不易挥发、无毒、无气味、耐寒性强等特点而倍受关注。因此,近年来,柠檬酸三丁酯的合成研究较为活跃。 本设计针对目前国内生产及供需现状,对年产800吨无毒增塑剂柠檬酸三丁酯项目进行工艺设计。设计中,参考同类工业生产的工艺现状,将生产过程分为酯化、脱醇,水洗及分离,干燥,脱色和过滤等5个操作单元。通过进行物料衡算,确定每个操作单元进出物料量,并由此确定消耗定额,同时为热量衡算、设备选择、平面布置设计、管道设计、设备投资奠定基础。对该工艺中所涉及到的各换热过程如酯化等操作单元的加热釜、冷凝器等设备均进行热量衡算,确定各换热器的传热面积、加热过程所用加热蒸气量和最大加热蒸气量、冷却过程冷却水消耗量和最大消耗量,为各换热设备的选择和公用工程中涉及到的加热蒸气、冷却水的供应提供了依据。也为设备平面布置设计、管道设计和经济核算提供必要的数据。 结合对各个单元所进行的物料衡算和热量衡算,根据各操作单元所涉及的物料性质,对该工艺中所涉及到的设备进行了选择,其中的定型设备根据《化工工艺设计手册》进行选择,非定型设备如蒸馏塔则根据进入蒸馏物料量进行必要计算,确定各塔所需理论板数,根据所选填料特性确定所需填料层高度,最终确定各设备的材质和规格。各个设备的选择为平面布置设计、管道布置设计及经济核算提供更为充分的依据。对该工艺中所涉及的酯化反应和乙酰化反应及脱醇、脱酸、干燥等精馏过程,根据各操作设备的温度和压力,在综合考虑经济因素和操作因素的基础上,对所用的温度和压力测量仪表进行选型,为整个生产工艺的正常操作控制提供依据。

化工工艺设计-500吨乙酰柠檬酸三丁酯

北京化工大学化学工程学院 设计说明书 题目:年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯工艺设计 学生: 班级: 学号: 指导教师: 2016年元月

目录第一章工艺设计基础 1.1 设计任务 1.2 原辅材料性质及技术规格 1.3 产品的性质及技术规格 1.4 危险性物料的主要物性 1.5 原辅材料的消耗定额 第二章工艺说明 2.1 生产方法、工艺技术路线及工艺特点 2.1.1 生产方法 2.1.2 工艺技术路线的确定 2.2 生产流程简述 第三章工艺计算与主要设备选型 3.1 物料衡算 3.1.1 计算的基准数据 3.1.2 计算基准 3.1.3 各单元物料衡算 3.2 热量衡算 3.2.1 计算的基准数据 3.2.2 物料衡算 3.3 酯化过程相关设备的计算及选型 4.附图:带控制点的工艺流程图(PID)

第一章工艺设计基础 1.1 设计任务 设计项目:年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯生产工艺设计 产品规格:纯度为98.5%的乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC) 生产能力:年产500吨ATBC; 考虑到设备检修,年开工时间300天; 采用五班三倒制,每班工作8h。 产品主要用途(合成乙酰柠檬三丁酯的意义):作为一种优良的无毒增塑剂,用于食品包装、儿童玩具、医疗用品及其它生活用品。此外,还可用作医药 制品助剂,金属涂层,卫生用品中的除臭剂、香料和食品添加剂,色 谱分析固定相等,应用前景十分广泛。 拟采用的聚合工艺: 拟采用柠檬酸与正丁醇酯化反应生成柠檬酸三丁酯(TBC),酯化反应物经脱醇后再与醋酸酐进行乙酰化反应,然后,乙酰化反应物经过脱酸处理得到粗ATBC溶液,最后,再经过中和、水洗、干燥和脱色等后处理步骤得到满足要求的ATBC产品。流程图如下:

酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计

南京工业大学 化学化工学院 《化工过程与工艺设计》 设计题目酯化法生产柠檬酸三丁酯的工艺设计学生姓名秦金彪班级、学号1001100617 指导教师姓名周浩力 设计时间2013年6月27日--2013年7月5日课程设计成绩(五级分制): 指导教师签字

目录 第1章引言 (1) 1.1催化酯化法生产TBC概述 (1) 1.2与传统增塑剂相比,TBC的优点 (2) 第2章设计说明书 (2) 2.1柠檬酸性质 (2) 2.2正丁醇性质 (3) 2.3柠檬酸三丁酯性质 (3) 2.4柠檬酸三丁酯应用 (5) 2.5柠檬酸三丁酯的设计依据 (6) 2.6基本工艺过程 (7) 第3章设计计算书 (8) 3.1基础数据 (8) 3.2物料衡算 (9) 3.2.1酯化过程 (9) 3.2.2脱醇过程 (11) 3.2.3水洗过程 (12) 3.2.4干燥过程 (13) 3.2.5脱色过程 (13) 3.2.6总物料平衡 (14) 3.3热量衡算 (14) 3.3.1所用常数 (14) 3.3.2酯化釜 (15) 3.3.3酯化釜第一冷凝器 (18) 3.3.4酯化釜第二冷凝器 (18) 3.3.5脱醇釜 (19) 3.3.6脱醇塔顶冷凝器 (20) 3.4设备选择 (21)

3.4.1正丁醇原料贮槽 (21) 3.4.3酯化釜 (22) 3.4.4酯化釜第一冷凝器 (22) 3.4.5酯化釜第二冷凝器 (22) 3.4.6酯化回流罐 (22) 3.4.7正丁醇输送泵 (22) 3.4.8废水贮罐 (22) 3.4.9脱醇塔 (23) 3.4.10脱醇塔顶冷凝器 (29) 3.4.11 TBC计量罐 (29) 3.4.12脱醇塔泵 (29) 3.4.13脱醇冷凝器 (30) 3.4.14脱醇回流罐 (30) 3.4.15丁醇回收罐 (30) 3.4.16水洗釜 (30) 3.4.17水洗静置罐 (30) 3.4.18水洗泵 (30) 3.4.19干燥塔 (30) 3.4.20干燥冷凝器 (31) 3.4.21箱式过滤机 (31) 3.4.22成品计量罐 (31) 3.4.23成品泵 (31) 3.4.24成品贮罐 (31) 3.4.25干燥塔受槽 (31) 3.5主要仪表选择 (32) 3.5.1酯化釜压力表的选择 (32) 3.5.2脱醇塔、干燥塔压力表的选择 (32) 3.5.3温度表的选择 (32) 3.6工艺流程设计说明 (33)

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