邻苯二甲酸二丁踉讠生产原理、操作规程.doc

邻苯二甲酸二丁酯生产原理、操作规程 酯化反应，分二步进行 ⑴单酯的生成：在115℃时苯酐很快的溶解于丁醇中并相互反应形成邻苯二甲酸单丁酯。 115～130℃ C8H4O3（苯酐） + C4H9OH 邻苯二甲酸单丁酯 加热 此反应不需要催化剂即可顺利进行且反应是不可逆的。 ⑵双酯的生成：在145～150℃下单酯在催化剂硫酸的作用下，与丁醇反应生成双酯和水。 145～150℃ 邻苯二甲酸单丁酯 + C4H9OH 邻苯二甲酸双丁酯 + H2O H2SO4 此步反应是可逆反应，且进行很慢（平衡常数Kp=2～4）。等当量的单酯与醇反应平衡时，双酯产率为66%，为提高双酯产率必须使醇过量，并尽可能除去反应生成的水。 双酯的生成机理实际是硫酸氢离子首先和羧酸（—COOH）生成钅羊盐，增加了羧基碳原子的正电性，再与醇进行亲核加成反应，加成物失去一水分子和一个氢离子而得酯。 ⑶为了使双酯生成反应速度加快和使反应进行尽可能的完全，在酯化反应过程中应采取以下措施。 a、催化剂及其用量： 酯化反应如不用催化剂，反应进行得很慢，需要几百小时才能完成，加入硫酸做催化剂可以大大降低反应活化能，使反应在几小时即可完成，但催化剂的加入量要适量。加得太多，不仅会使设备腐蚀严重，而且很容易形成副反应，使生成物的色泽加深，从而影响产品的质量和收率。 b、醇的过量与脱水： 生成双酯的反应为可逆平衡反应，为使反应进行完全，必须加入过量的醇和移除生成的水，加入过量的醇目的有两方面：①是促使向生成酯的方向进行，从而加快酯化反应速度，提高酯的产量。②是过量的醇作脱水剂，在常压下丁醇与水形成二元共沸物蒸出以除去生成的水。共沸点为92.4℃，组成：62%（丁醇），38%（水）重量比，冷却后利用冷液中丁醇与水的比重的差异将水分除去。 c、反应温度的控制： 从理论上讲，反应温度越高，反应速度越快，温度每上升10℃，反应速度提高2～4倍，但反应温度过高则会发生过热分解，甚至焦化，使产品色泽加深，收率下降，因此反应温度要控制在150℃以下。 d、搅拌的作用： 搅拌可加快苯酐在丁醇中的溶解和生成单酯的程度，搅拌使传热均匀，即避免了局部过热，又可帮助生成水的蒸出，同时搅拌防止苯酐沉底，加快反应速度。 ⑷酯化反应的副反应： 酯化反应中主要副反应是生成丁醚，造成产品内在质量下降。为了避免这些副反应的发生，首先要避免丁醇和浓硫酸的直接接触，为此可该用稀硫酸（一般浓度为30～50%）较为合适，为提高和稳定产品的质量，可使用非酸性催化剂（如：铝酸盐，氧化亚锡，钛酸四丁酯）。 为了除去副反应生成的色素物质，在酯化反应中加入适量的活性炭（一般为0.1%）脱色。 中和反应 酯化合成的粗酯中，含有一定的酸度，这些酸度主要由：未反应的催化剂硫酸，苯酐，单丁酯构成，加纯碱中和除去。 中和反应中的副反应： a、水解，在碱、酸的存在下，生成的二丁酯会发生水解，为了避免水解反应，中和后应尽快把酯，碱分离。 b、皂化，酯的碱性水解，最后生成羧酸钠盐，中和温度高，碱液浓度大，碱过量都会发生皂化反应，皂化后会影响过滤速度，产品质量与收率，所以应尽量避免造化反应的发生。 c、乳化，两个互不相溶的液体，在乳化剂的存在下经过激烈的搅拌，一种液体在另一种中分散成细小颗粒，形成乳状液的过程，称之为乳化。皂化所生成的钠盐恰是乳化剂，发生乳化后会严重影响收率，而且给以后的处理带来极大的困难（成品混浊，不易过滤）所以中和反应时应严格控制温度及碱液浓度，避免低温操作和剧烈搅拌，避免碱液浓度过高。 中和反应控制条件： ⑴碱液浓度和碱液用量 碱浓度以4%（比重1.03，25℃）左右为宜，碱用量以为苯酐量的3%为宜。 ⑵中和温度 从理论上讲，酸，碱中和与反应温度关系不大，但由于温度越低，粘度大，不利反应，也不分层，引起乳化，70～75℃为宜。 ⑶搅拌的作用 60转/分为宜。 ⑷酯化终点酸度 若酯化终点超过2mgKOH/g，说明酯化反应进行的不完全，有单酯的存在，此时中和，不但需要增加碱的用量，而且单酯与碱液反应生成钠盐溶于水，将分层的水淌出。 ⑸酯的浓度 若酯的浓度大（说明含醇少）粗酯与碱液的比重差异很少，则很易发生乳化现象，造成分层困难，在正常情况下，粗酯的比重应在0.95左右。 邻苯二甲酸二丁酯操作规程