柠檬酸三丁酯的合成实验设计
对甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯

酸, 北京西 中化工厂 生产 ; , 苯 天津市 化学试剂厂
生产。
主要仪器 : 有机制备仪及 油水 分离器 , 全玻 上 海玻 璃仪器厂生产 ; 空泵 , 真 奉化市吴欣 电机厂生 产 ;FS6 红 外 光谱仪 ,美 国 Bo o 司生 T 1. 5 i—Rd公
主要试 剂 : 柠檬 酸 , 淄博 化学试剂厂生产 ; 正
丁醇 , 上海恒 利精细化工有限公 司生产 ; 甲苯磺 对
维普资讯
第2 期
盂平蕊等 . 对甲苯磺酸催化合成柠檬酸三丁酯
1 7
(B ) T c ,在 F 56 r15红外 光谱 仪上 ,用 液膜法和溴 化钾压 片法 测定 其红外光 谱 ( ) I ,波数 范 围为 R
400 0 0 ~50c m~, 扫描 1 次 。 6 12 3 性能测试 .. 分别用T c和 D P为增 塑剂 , 如下配方在 B O 按
开放 式双辊塑炼机 上混压成片材后 ,在 拉力试验
机上测其抗拉伸、 抗撕裂性能。配方 1 3 — 的混炼
温度为 10C, 间为 8rn 配方 4— 3 ̄ 时 a ; i 6的混炼温
( 济南大学化工系 .502 20 2
摘 要: 柠 檬 酸 和正 丁醇 为原 料 , 甲 苯磺 酶 为 酯化 催 化 剂 合 成 柠 檬 酸 三 丁 酯 ( B ) 结 果 表 明 : 檬 酸 对 T C 柠
正丁醇的摩尔比为 1 5 适量催化剂及带水剂苯存 在的条件下 . :. 酯化率大于 9 %, 品纯度大于 9 %; 8 产 8 对甲苯磺酸 作酯化催化剂时 的性能优于用硫酸 用虹外 光谱 表征 T C的结构 , B 井将其添加 在聚氯乙烯和氯化聚乙烯树脂 中. 结 果表明 , 用 T C 使 B 作增塑剂 , 其性 能优于邻苯二 甲酸二辛酯 , 且无毒 。 关麓 词: 柠檬酸三丁酯 增塑剂 对 甲苯磺酸 催化剂
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。
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。
柠檬酸三丁酯的性质与制备论文设计

编号XXXX高等专科学校毕业论文(设计)论文题目柠檬酸三丁酯的合成研究系(部) xxxx专业应用化工技术班级 xxx学号 xxxx学生姓名 xxx指导教师 xxx职称 xxx201x年05月目录摘要 (2)Abstract (3)1增塑剂的发展 (4)1.1增塑剂的情况 (4)1.1.1概述 (4)1.1.2、增塑剂作用机理 (4)1.1.3、增塑剂的分类 (4)1.2、增塑剂的现状及面临的问题 (4)1.2.1、增塑剂现状 (4)1.2.2、面临的问题 (5)1.3、新型环保增塑剂的种类 (5)1.3.1、脂肪族二元酸酯类增塑剂 (5)1.3.2 、环氧类增塑剂 (5)1.3.3 、柠檬酸酯类增塑剂 (6)1.3.4 、聚酯类增塑剂 (6)1.3.5 、多元醇酯增塑剂 (6)1.4、增塑剂的国内外研究与应用现状及趋势 (7)2 柠檬酸三丁酯的合成工艺 (9)2.1、无毒增塑剂柠檬酸三丁酯的工艺优化研究 (9)2.2、催化剂在酯化合成中的应用情况 (10)结论 (12)致谢 (14)参考文献: (15)柠檬酸三丁酯的性质与制备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,固体酸,经济效益。
Tributyl citrate nature and preparationAbstractthe use of solid super acid as catalyst production of tributyl citrate non-toxic plasticizer, development of tributyl citrate synthesis of new technology of the core is developed high catalytic activity, corrosive small, easy separation, repetitive use and regeneration performance is good, low cost of catalysts.Keywords: non-toxic plasticizer, tributyl citrate synthesis, solid acid, economic benefits.1增塑剂的发展1.1增塑剂的情况1.1.1概述增塑剂是添加到高分子聚合物中增加材料塑性,使之易加工,赋予制品柔软性的功能性化工产品,也是迄今为止产能和消费量最大的助剂种类。
酸性离子液体催化合成柠檬酸三丁酯

s y n t h e s i s wa s c o mp a r e d .R e s u l t s :T h e a v e r a g e y i e l d o f s y n t h e s i s o f T B C c a t a l y z e d b y i o n i c l i q u i d wa s 9 1 . 5 0 % wh i c h wa s mo r e e f f e c t i v e
垫
Q : 塑
Sc i e nc e a nd Tech n ol ogy l nn ova t i on He r a l d
工 业 技 术
酸性 离子 液 体 催化 合 成柠 檬 酸 三 丁酯 ① ② ③
贺进 廖媛媛 李正祥 刘珊珊 余 黄合 傅榕赓 彭彩 云 ( 湖南 中医药大学药学 院 长 沙 4 1 0 2 0 8 )
i o n i c l i q u i d a s c a t a l y s i s i s a c l e a n t e d u t i l i z a t i o n r a t e ,h i g h c a t a l y t i c a c t i v i t y a n d e a s y p r o c e s s i n g .
SO4 2-/TiO2/La 3+型固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯

固体 超强 酸催 化 剂作 为 一 种新 兴 的催 化 合成
材 料 已受 到人 们 的 普遍 的 关 注【,O - x v型 固 4S  ̄ M 0 J / 体 超强 酸催 化剂 具 有制 备 简单 、 催化 活性 高 、 品 产
钛 酸丁 酯在 搅 拌条 件 下缓 慢滴 加 到 无水 乙醇
和冰 乙酸 的混合 液 中 , 成溶 液 A。将 去离 子水和 制 无水 乙醇 混合 , 制成 溶液 B 。将 B在 剧烈搅拌 下滴 人A, 成 溶胶 。溶 胶在 空气 中放 置 2 制 4h陈化 。将 湿凝胶 置 于真 空干燥 箱 中 ,0℃真空 干燥 2 . 8 4h 形 成黄 色 的干 凝胶 , 磨 制成 干 凝胶 粉 , 干凝胶 粉 研 将 用 无水 乙醇 洗涤 4次 , 减压 抽 滤 , 于红 外十燥 箱 置
A s a t Tiuy iae a y tei df m ctca i a dn b t o uigsl u eai O /i J b t c: r t c rt s nh s e o ii cd n - ua l s oi s prc S ? O r b l t w s z r r n n d d T
摘 要
研 究 了 以 柠 檬 酸 和 正 丁 醇 为原 料 、 固体 超 强  ̄ S 4 TO L 催 4 , 成 增 塑 剂 柠 檬 酸 三 O - iJ a 为 / E ̄ 合 l
丁 酯。 合成 柠檬 酸三 丁酯 的最 佳条 件 为 : 酸物质 的量 比 为 1 . , 醇 : 6 催化 剂 固体超 强酸 S  ̄ rO/a 用量 为 3 O J i2 L
La a aa y t Th e u t h w ha h p i m o diin fe trfc to r sf lo :t e moa ai f sc tl s. e r s ls s o t tt e o tmu c n to s o se i a in a e a o lws h lrr to o i
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%。
任务三 柠檬酸三丁酯合成方法及工艺条件优化方案 2

任务三柠檬酸三丁酯合成方法及反应条件优化方案
1、目的要求:
通过相关文献检索,确定柠檬酸三丁酯的合成方法、影响反应的主要因素,并通过影响因素的分析,确定反应条件优化方案。
要求以组为单位独立完成优化方案确定,并完成相关表格填写。
2、小组负责人:
3、小组成员:
4、填写时间:
5、优化方案信息表格:
反应条件优化方案表格
实验装置仪器:100mL三口烧瓶;温度计、分水器和回流冷凝管;精密增力电动搅拌器,调温电热套,液相色谱仪。
实验原料试剂:正丁醇,柠檬酸,NaOH,对甲基苯磺酸,均为分析纯。
实验流程柠檬酸三丁酯的合成
在装有搅拌器、温度计、分水器和回流冷凝管的三颈瓶中,按一定计量加入正丁醇、柠檬酸和一定量的催化剂,搅拌,加热,控制反应温度(135~140)℃,反应回流一定时间后,停止加热,冷却反应液。
得无色透明油状液体,称取油状液体的质量。
利用液相色谱法测反应前、后质量的变化,按下式计算产率:
产率=M实际/M理论×100%
式中,M为柠檬酸三丁酯的质量,g
影响因素反应时间酸醇物质的量比催化剂用量
反应条件优化方案保持时间1.5h不变,调整柠檬酸和正丁醇的用量,取0.16mol(30.74g)的柠檬酸和0.48mol(35.58g)的正丁醇,磺化硅胶催化剂用量为
柠檬酸质量的1.30%(0.4g),(135~140)℃加热回流,考
察醇酸比对产率的影响.醇酸比分别为1:3.5,、1:4、1:4.5。
评价指标
通过比较柠檬酸三丁酯的产率大小,产率越高越好。
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传统方法合成柠檬酸三丁酯的预设实验思路
黄振宇柠檬酸三丁酯的合成,所需仪器:电炉、酒精灯、石棉网、圆底三颈烧瓶250ml、分水器、磁力搅拌器若无,则搅拌器为电动,需要圆底四径直颈烧瓶)、温度计两支(200℃量程)、直形冷凝管、真空接液管、锥形瓶、分液漏斗、布氏抽滤瓶、克氏蒸馏瓶、圆底烧瓶、温度计、烧杯、玻璃棒、抽气瓶、抽气机、
药品(每次实验剂量):柠檬酸0.1mol、正丁醇0.45-0.5mol、浓硫酸0.6-1克
活性炭、去离子水(均为分析纯)、5%的氢氧化钠溶液
大致操作流程
1.按设计图接好分液漏斗、分水器(分水器接直形冷凝管)、温度计等.三颈烧瓶放置磁力搅拌器。
分水器放水少许水。
实验开始,保证酯化温度为140-150℃
2.中和水洗
用5%的NaOH溶液中和、水洗至中性,分去水相。
3.蒸馏
酯相在0.098MPa真空度下,控制釜液温度不超过140"O,减压蒸馏,回收过量的正丁醇。
4.脱色
常压下,加入活性炭,搅拌0.5h左右冷却,滤出活性炭,得
到柠檬酸三丁酯
附以下文字材料:
浓硫酸等强无机酸是传统的催化合成TBC的催化剂,它们虽然价格低,催化活性高,但存在反应时间长,选择性低,易引起脱水、氧化、炭化、醚化等副反应,后处理麻烦,产物与催化剂分离烦琐,设备腐蚀严重,有废酸排放,严重污染环境等缺点。
采用聚糖作为硫酸的载体制成壳聚糖硫酸盐可以克服硫酸作为催化剂的缺点,这种固载化的硫酸对设备无腐蚀,反应液的pH为中性,催化剂可重复使用5 次,其酸化率保持在94.4%~97.2%
柠檬酸三丁酯无色透明油状液体,溶于多数有机溶剂,不溶于水。
本品挥发性小,无气味,与树脂的相容性好,增塑效果高。
可赋于制品良好的耐寒性、耐水性和抗霉性。
无毒
沸点:170℃
闪点:185℃
密度:1.042
折光率:1.444
熔点:-20℃
正丁醇英文:n-butanol;n-butyl alcohol;butanol化学名称:1-丁醇分子式:CH3CH2CH2CH2OH分子量:74.14物理及化学性质:无色液体,有酒味,相对密度
(d2020)0.8109,沸点117.7℃,熔点--90.2℃,折射率(n20D )1.3993,闪点35-35.5℃,自燃点365℃,20℃时在水中的溶解度7.7%(重量),水在正丁醇中的的溶解度20.1%(重量)。
与乙醇\乙醚及其他多种有机溶剂混溶,蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.45-11.25(体积)。
用途: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。
质量指标指标名称指标色度Pt-Co(Hazen) 10max水份WT% 0.1max比重at 201 20℃0.81-0.813蒸馏范围℃117.0-118.5酸度wt%(AsAcetic Acid) 0.005max不挥发物%5max气味无气味包装与储运可用清洁干燥的铁路槽车或镀锌铁桶包装,每桶净重150kg。
包装容器应严格密封。
应贮存在干燥、通风的仓库内,温度不超过35℃,并远离火源、易燃物、氧化剂、酸类。
该产品可用汽车或火车运输。
按危险物品运输规定执行。
使用注意事项操作人员应穿戴防护用品。
操作区域内,空气中最高容许浓度100mL/m3。
正丁醇毒性:属低毒类
柠檬酸,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,并
对人体健康有较好的影响。
[编辑本段]理化特性柠檬酸中文名称:柠檬酸英文名称:citric acid中文名称2:2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸英文名称2:2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid CAS No.: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(℃):(分解)相对密度(水=1): 1.6650熔点(℃):100引燃温度(℃):1010(粉末)爆炸上限%(V/V):8.0(65℃) 溶解性:溶于水、乙醇、乙醚,不溶于苯,微溶于氯仿。
水溶液显酸性。
物理性质: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: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。
闪点,电力学概念,是燃油在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合,达到一定浓度时可被火星点燃时的燃油温度。
丁醚、二丁醚沸点142℃。