关键词:
硫酸
催化剂
乙酸乙酯
乙醇
精馏
乙酸乙酯具有广泛的用途。国内乙酸乙酯的生产方法主要是酯化法和乙醛缩合法，乙醇脱氢法处于中试阶段，乙酸/乙烯酯化法处于小试研究阶段。
由乙酸和乙醇在硫酸等催化剂催化下直接酯化合成乙酸乙酯，是目前国内广泛采用的生产工艺，该工艺生产成本高，催化剂硫酸对设备腐蚀严重，副反应多，对环境有污染。科研工作者在催化剂及生产工艺改进方面做了大量的工作，如用酸性阳离子交换树脂、分子筛、杂多酸和固体超强酸等代替硫酸，以解决设备腐蚀和污染问题，但这些催化剂催化活性下降快，催化效率较低，成本高，再加上与现有工艺的适应性等问题，至今没有实现工业化。而反应精馏是解决乙酸乙酯生产中原料利用率低，导致生产成本高的一个途径。
本文研究了温度、催化剂含量、乙酸与乙醇的摩尔比、回流比等因素对乙醇转化率、乙醇转化为乙酸乙酯的选择性和乙酸乙酯收率的影响，并将实验结果与普通蒸馏法进行了对比。
1 实验
1.1 实验材料
浓硫酸、冰醋酸及无水乙醇，均为分析纯。
1.2 实验装置
研究使用的反应精馏装置内径为20mm，填料高1400 mm，内装2mm×2mm 不锈钢θ网环填料，塔体外壁两段透明导电膜加热保温，保温套管直径：60~80mm，手动控制。塔釜容积500mL，加热功率300W。塔釜温度自控，塔顶回流采用时间继电器自动控制。
1.3 实验方法
1.3.1 反应精馏实验
将一定体积的乙酸、乙醇和浓硫酸按一定比例倒入蒸馏釜内，按操作程序升温，当蒸汽上升到塔顶时，全回流20min 后启动回流，并开始收集出料，进行气相色谱分析，停止实验，等不再有液体流回塔釜时，取塔顶和塔釜残留物称重，并分析其值，计算反应中乙醇的转化率、乙醇生成乙酸乙酯的选择性和乙酸乙酯收率。
1.3.2 普通蒸馏实验
将取好的乙酸、乙醇和浓硫酸按一定比例加入到烧瓶内，然后在固定温度下加热，利用冷凝回流管取一定温度下的馏分，在气相色谱中分析，计算转化率和收率。实验中加热电流均为0.8A，加入蒸馏釜中液体体积均为200mL。
气相色谱仪型号 GC9800TFP，使用热导池检测器，色谱柱使用白色硅藻土-102 为担体，固定液为邻苯二甲酸二壬酯（质量分数15% )，柱箱温度100℃，汽化室温度120℃，检测室温度140℃，载气为氢气，柱前压0.12MPa，桥电流100mA，进样量0.2μL。
2 结论
（1）催化反应精馏法制备乙酸乙酯，较好的转化条件是：加热温度 200℃，浓硫酸的质量占总混和物质量的0.6%，回流比为 3 : 1，醋酸和乙醇的摩尔比为 1.15 : l。
（2）用浓硫酸作催化剂，采用催化反应精馏技术合成乙酸乙酯，乙醇的转化率和乙酸乙酯的收率均明显优于普通蒸馏法，反应精馏中乙醇的转化率可以达到94%以上，因而反应精馏法制备乙酸乙酯具有成本低、原料利用率高、产物收率高的特点。
点击购买相关图书：
硫酸
催化剂
乙酸乙酯
乙醇
精馏
|
