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反应精馏法制醋酸乙酯

摘自张树水，贝逸翎，王洪鉴主编.综合化学实验[M].北京:化学工业出版

社,2006,112-115

第七部分化工相关过程

实验三十三反应精馏法制醋酸乙酯

实验说明：

反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。通过读实验学生可以了解反应精

馏的基本原理和操作，对在反应精馏中化学反应与分离同时进行，可以显著提

高总体转化率，降低能耗有系统的认识，并可以了解反应精馏与常规精馏的区

别。

[实验目的]

1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程，是

反应和分离过程的复合，通过实验数据和结果，了解反应精馏技术比常规反应

或精馏技术在成本和操作上的优越性；

2.掌握反应精馏的操作；

3.学会分析塔内物料组成、全塔物料衡算和塔操作的过程分析；

4.了解反应精馏与常规精馏的区别。

[实验原理]

反应精馏是化学反应与分离同时进行的精馏，是精馏技术中的一个特殊领

域。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，它克服了可逆

平衡反应传统工艺转化率低、反应与精馏两步进行的缺点。

反应精馏既有精馏的物理相变的传递现象，又有物质转化的化学反应现象。

两者同时存在，互相影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对下列情况特别

适用：①可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平

衡转化的水平。但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可

使其连续地从系统中排出，促使平衡右移，结果超过平衡转化率，大大提高了

效率。②异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠精馏方法不易分离提

纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过

程中得以分离。

对酯化反应来说，适用于第一种情况。但该反应若无催化剂存在，单独采

用反应精馏操作也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一

般都用催化反应方式。催化反应所用的催化剂有酸、离子交换树脂，重金属盐

类和丝光沸石分子筛等固体催化剂。反应精馏的催化剂用硫酸是由于其催化作

用不受塔内温度限制，在全塔内都可进行催化反应，而应用固体催化剂则由于

存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。

反应速度随硫酸在溶液中的浓度增高而加快，但浓度在0.2%～1.0%(质量分数)

为宜。本实验以醋酸和乙醇为原料，在硫酸催化剂作用下生成醋酸乙酯，该反

应可逆，反应的化学方程式为：

CHCOOH+CHOH=CHCOOCH+HO

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实验的进料有两种方式：一种是直接从塔釜进料；另一种是在塔身的某处

进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。本实验用后一种方式进料，

即在塔上部某处加带有酸催化剂的醋酸，塔下部某处加乙醇。釜液沸腾状态下

塔内轻组分逐渐向上移动，重组分向下移动，即醋酸从上段向下段移动，与向

塔上段移动的乙醇接触，在不同填料高度上均发生反应，生成酯和水。塔内此

时有4种组分。由于醋酸在气相中有缔合作用，除醋酸外，其他三个组分形成

三元或二元共沸物，水-酯、水-醇共沸物的沸点较低，所以，醇和酯不断地从塔

顶排出。若控制反应原料比例，可使某组分全部转化.因此，可认为反应精馏的

分离塔也是反应器。全过程可用物料衡算式和热量衡算式描述。

1.物料平衡方程

全塔物料总平衡如图33.1所示，反应精馏装置如图33.2所示。

图33.1全塔物料平衡图图33.2反应精馏装置示意图

F-j板进料流量；h-j板上液体焓值；H-j板上气体焓值；1-冷却

jjj

水；2-塔头；3-温度计；4-摆锤；5-电磁铁；

H-j板上原料焓值；H-j板上反应热焓值；L-j板下降液体量；