张增庆汇报 (2)

实验2转化率比实验转化率高 的精馏段比实验1的精馏段高 实验 转化率比实验转化率高1.32%，实验 的精馏段比实验 的精馏段高 转化率比实验转化率高 ，实验2的精馏段比实验 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 ，实验二提馏段高度的增大有利于移除水分，利于反应进行。 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， 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 的塔装置进行实验， 高氯乙酸的转化率，我们选用了实验 的塔装置进行实验，即精馏段 提馏 段50cm。 。
加热 ClCH2COOH + CH3CH2OH 催化剂 ClCH2COOCH2CH3 + H2O
冷却水出水
3
2
氯乙酸 无水乙醇
冷却水进水
4
1
1 酯化釜
2 分馏柱
3 冷却器
4 乙醇贮槽
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。
2
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！
氯乙酸标准直线确定
表1 氯乙酸含量与峰面积汇总
4.0
峰面积 样号 质量含量 /（g/g） （ ）
3.5
1 1716373 4697362 7272018 11116255 1428919 9 1633660 3
2 1705830 4734242 7213016 11189668 14092097 16343724
-6 A× 10
图2 氯乙酸含量与峰面积关系图
回归方程为：Q×102=0.24814A×10-6－0.41098 相关系数为0.9993
表2 氯乙酸乙酯含量与峰面积汇总
样号 质量含量 /（g/g） （ ） 峰面积 1 8706677 11857173 15489658 18883671 18557336 19917148 2 8612106 11860671 15420006 18666215 18324870 19852331
氯乙酸乙酯用途 氯乙酸乙酯
溶剂
原料
医药 染料 合成嘧啶苯芥、 合成嘧啶苯芥、抗肿瘤药物 5-氟脲嘧啶、富雪定、磺胺 氟脲嘧啶、 氟脲嘧啶 富雪定、 甲氧吡嗪、 甲氧吡嗪、布洛芬
香料
氯乙酸乙酯生产工艺
价格低廉，操作简便， 腐蚀性强，产生环境污 染
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：
表5 75℃时间与转化率关系 ℃
时间/min 时间 2 10 20 31 41 50 61 转化率/ 转化率/%
0.43817 52.72212 67.64825 69.74297 70.84598 70.84598 70.57276
适宜温度选择
80 70 60 50
75℃ 70℃ 60℃
40 30 20 10 0 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160
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
选择性高 缩短反应时间
优点
可逆反应收率提高
强化设备 生产能力 避免出现热点问题 温度易于控制 能耗低,操作简单
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。
平均值
3.0 2.5
( )
2 -1 Q× 10 g.g
1 2 3 4 5 6
0.0008585 0.006952 0.013578 0.023598 0.030782 0.036929
1711102 4715802 7242517 11152962 14190648 16340164
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
转 化 率 /%
适宜酸醇摩尔比的选择
7 6
实验装置
5
4 8 9 11 12
1 电热套
2 四口烧瓶
3 催化剂反应器 4 保温套 5 精馏头 7 冷凝管 6 温度计 8 圆底烧瓶
3 10
加料
9 夹套 10 恒流泵 11 精馏塔 12 催化剂柱
2 1
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。
80
75
70 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
醇酸摩尔比
图6 醇酸比与转化率关系图
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。
停留时间的分析
表7 不同j 不同j进料速度下转化率
进料速度/ ml/min） 进料速度/（ml/min） 8.20 12.30 16.40 20.50
最终转化率/% 最终转化率/% 98.80 98.89 98.20 98.00
显然有随着进料速度的增大， 显然有随着进料速度的增大，最终转化率 逐渐增减小， 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。 越不完全，导致转化率的下降。
产品精馏
6 5 4 3
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
1
图7
加热后，塔顶温度不断上升，开始采用全 加热后，塔顶温度不断上升，开始采用全 采用 回流，待温度达到141-144℃，待全塔稳定后， 全塔稳定后， 回流，待温度达到 ℃ 开始采出，回流比控制为4，待温度超过144 ℃ 开始采出，回流比控制为 ，待温度超过 停止采出。 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 精馏装置 乙酯纯度可以达到99.8%。
70℃平衡实验 ℃ 阳离子交换树脂： Ø 阳离子交换树脂：143.50g 氯乙酸： Ø 氯乙酸：108.60g 无水乙醇： Ø 无水乙醇：140.70g
时间/min 时间 7 转化率/% 转化率 10.28132
表4 70℃时间与转化率关系 ℃
75℃平衡实验 ℃ 阳离子交换树脂： Ø 阳离子交换树脂：141.38g Ø 氯乙酸：108.34g 氯乙酸： 无水乙醇： Ø 无水乙醇：140.53g
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 HGT3271—2000。 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。
表3 60℃时间与转化率关系 ℃
时间 7 15 25 32 44 62 90 120 132 150 转化率/% 转化率 3.426432 24.69136 20 36.18701 44.41409 52.80308 59.40093 60.97956 63.74216 67.07144 66.91965 87 100 69.08521 69.04473 32 43 52 77 55.55556 59.38069 63.49929 68.94353 45.02125
氯乙酸乙酯标准直线确定
5.5
平均值 8659392 11858922 15454832 18774943
5.0 4.5
1 2 3 4 5 6
0.01932 0.02800 0.03769 0.04764 0.04616 0.05088
4.0
2 -1 Q× 10 (g.g )
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5
参考文献
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