酯化反應(yīng)的一些參考意見(jiàn) |
關(guān)于酯化技術(shù)問(wèn)題，我大致歸納了一下，基本都是有機(jī)酸和醇類的反應(yīng)，只不過(guò)區(qū)別于醇類的單碳雙碳和多碳的問(wèn)題。雖然有機(jī)羧酸和醇類的反應(yīng)是個(gè)常見(jiàn)的反應(yīng)也是個(gè)傳統(tǒng)型反應(yīng)，那為什么我還要拿出來(lái)和大家探討呢，問(wèn)題就在于：一，國(guó)家的三廢控制越來(lái)越嚴(yán)格了。二，原料的價(jià)格越來(lái)越貴，綜合成本下不來(lái)，企業(yè)無(wú)法生存。三，產(chǎn)品的質(zhì)量控制不穩(wěn)定，純凈度不夠，味道難問(wèn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不夠。 針對(duì)這些問(wèn)題，很多的已經(jīng)困惑到了企業(yè)維系度日的邊緣。他們都很想解決一下基本的問(wèn)題，可問(wèn)題在哪里連生產(chǎn)企業(yè)自己也無(wú)從尋找！因?yàn)槭莻鹘y(tǒng)型的工藝，所以成熟得讓很多朋友認(rèn)定該工藝是沒(méi)有問(wèn)題的，也正如我上篇文章《中小型化工企業(yè)缺少什么》里講到的一樣。那么我想試問(wèn)，如果傳統(tǒng)的成熟工藝就是較好的理想工藝，那我們的化工職業(yè)人還有必要再研究下去嗎？我想一方面是創(chuàng)新，對(duì)未知新事物的發(fā)明創(chuàng)造；另一方面就應(yīng)該是優(yōu)化，對(duì)老工藝?yán)霞夹g(shù)的揚(yáng)長(zhǎng)避短。這方面的觀點(diǎn)鋪開(kāi)來(lái)講很廣很雜，我就不多說(shuō)了。我想擺明的觀點(diǎn)是我們?cè)撛趺慈徱晜鹘y(tǒng)，怎么做到優(yōu)化組合。下面我就來(lái)講講我們生產(chǎn)中的那些問(wèn)題吧！ 上面說(shuō)到，羧酸類有機(jī)酸的酯化反應(yīng)分為低碳醇和多碳醇的反應(yīng)，其中的催化劑用的基本上都是強(qiáng)酸性催化劑，如硫酸，硝酸，對(duì)甲苯磺酸等等，用量一般在0.1-2%之間。低碳醇如甲醇和乙醇都是很容易溶解于水的，而多碳醇如丁醇以上的碳鏈的醇類是微溶或不溶于水的。那么，鑒別這兩種現(xiàn)象，我們?cè)邗セ臅r(shí)候工藝就應(yīng)該完全區(qū)別開(kāi)來(lái)。在甲醇或乙醇作為原料酯化的時(shí)候，一般是配料比例醇過(guò)量，通常的工藝是由于擔(dān)心該兩個(gè)物質(zhì)沸點(diǎn)比較低還沒(méi)有開(kāi)始到反應(yīng)的溫度時(shí)，就已經(jīng)開(kāi)始蒸發(fā)出了液面，很難得到很好地反應(yīng)，所以選擇了苯或是甲苯作為帶水劑，帶出水的同時(shí)還可以利用苯的不溶解水而溶解醇的原理在回流到反應(yīng)釜內(nèi)再反應(yīng)，這樣不斷往復(fù)來(lái)使得反應(yīng)的繼續(xù)，最后做小樣來(lái)確定反應(yīng)的結(jié)束。將反應(yīng)后的料液降溫到一定溫度后直接加入一定比例的純堿水溶液進(jìn)行中和堿洗，攪拌后沉降，得到堿洗酯，再行脫水后就成了我們需要的產(chǎn)品。而多碳醇類的酯化由于自己微溶或不溶于水的特征，不用帶水劑靠自身帶水，分層后水排走而醇回流到反應(yīng)釜。后續(xù)處理一樣，最后堿洗酯脫水考慮色澤問(wèn)題，會(huì)蒸餾一次，出的產(chǎn)品的純凈度高一點(diǎn)！傳統(tǒng)的工藝，酯化基本上都是這樣的方式出產(chǎn)品的！好了，那么我們就來(lái)分析，其中到底有沒(méi)有問(wèn)題。 我們都知道，在任何有機(jī)反應(yīng)中，特別是酯化類的反應(yīng)，很難有方法來(lái)確定反應(yīng)真正的終點(diǎn)，即使有辦法我們也無(wú)法做到反應(yīng)的真正終點(diǎn)。這是由于幾方面原因造成的，如產(chǎn)生水和它的移走速度影響了反應(yīng)的正方向進(jìn)行；催化劑的選擇決定催化活性影響反應(yīng)的快慢最后導(dǎo)致反應(yīng)進(jìn)行的難易；原料的比例的問(wèn)題也是決定反應(yīng)完全的一個(gè)根本原因。這些問(wèn)題的存在，我們就可以說(shuō)原料的反應(yīng)不是百分百的，那么問(wèn)題就出現(xiàn)了。我們?cè)谥泻偷臅r(shí)候，目的是中和掉其中的催化劑成分，但多少我們卻中和了一部分的原料，這是不用懷疑的是肯定的。 而隨著我們的反應(yīng)來(lái)理解，越是反應(yīng)好的完全的，中和掉的越是少，越是大分子量的羧酸越是反應(yīng)不好，被中和掉的越是多！所以這部分的損耗已經(jīng)存在了，我們暫且叫它中和損耗。再分析，我們都知道醇類可以溶解酯類，也就是彼此都具備互溶性，而水又可以溶解低碳醇類（白酒就是個(gè)乙醇的水溶液），那么 水就可以借用醇的存在而去溶解部分酯。因?yàn)樵诜磻?yīng)的時(shí)候，醇酸比例是醇過(guò)量的，為了反應(yīng)更完全，又擔(dān)心醇的低沸點(diǎn)揮發(fā)，所以醇一般是大量地過(guò)量的！而在反應(yīng)完成后，即使溫度也到了 120-130度（到不了的醇純?cè)诘牧扛螅歼�是有部分存在酯化料液中的，那么好了，該醇被中和用水溶解后又去溶解了生產(chǎn)出來(lái)的酯，在分層后一起卻被排進(jìn)了污水里，這部分損耗我們叫它水溶性損耗。 我做過(guò)許多次實(shí)驗(yàn)，用羧酸中和后鹽水溶液去溶解酯和用水去溶解酯，結(jié)果是羧酸水溶液的溶解力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的溶解能力！那么，我們?cè)谥泻偷臅r(shí)候被中和掉的沒(méi)有反應(yīng)的羧酸在水中產(chǎn)生的羧酸鹽又無(wú)形中溶解掉了堿洗酯，被分層后排掉了，而被中和掉的未反應(yīng)羧酸越多，酯被溶解掉的就越多��！這塊的損耗我們稱它為鹽溶性損耗。這三點(diǎn)損耗，是主要原料的損耗，也是影響出率的主要損耗點(diǎn)，特別是鹽溶性損耗，它會(huì)隨著酯化反應(yīng)的不完全幾何倍數(shù)地增加損耗量。那么怎樣做到每點(diǎn)的損耗較小化，其中大有文章可做。 我們?cè)偻路治�。酯化催化劑一般是原料比例�?-3%（大部分如此，也有少部分只有0.5%），中和時(shí)候單單要中和掉這部分催化劑就需要催化劑數(shù)量的1.2-1.5倍，也就是每噸原料消耗30-50公斤的純堿。在加上沒(méi)有反應(yīng)完的有機(jī)酸，純堿的量那就更多了（暫時(shí)先討論催化劑損耗的堿量）。為了確保水和酯的分層，堿和水是有一定比例的，那么中和掉催化劑的這部分純堿和用水是白白增加的，造成了幾個(gè)方面的不利因數(shù)，一是水多了水溶解的酯就增加，降低了成品率；二是無(wú)形中造成了大量的污水，增加了治理難度；三是原副材料成本增加。所以，我在這里提出一個(gè)觀點(diǎn)，那就是能不能夠不去中和催化劑？那樣的話，中和用水以及純堿用量將大大壓縮！事實(shí)上，我的觀點(diǎn)在生產(chǎn)中確實(shí)產(chǎn)生了巨大的影響！ 回過(guò)頭來(lái)我們?cè)賮?lái)談?wù)匁セ绞剑@是決定產(chǎn)出率有力的保障，也是產(chǎn)品純凈度的一個(gè)改觀突破口。我上面說(shuō)到了，有機(jī)酸和低碳醇在反應(yīng)的時(shí)候，一般情況采用的工藝是用苯作帶水劑的。我們不去討論它的帶水能力的大小，我們只討論它的反應(yīng)完全程度和分離純凈度的問(wèn)題。這樣的工藝，一次投足反應(yīng)需要的醇，在醇和苯揮發(fā)的時(shí)候帶走水，經(jīng)過(guò)冷卻分層出水，苯和醇回流到反應(yīng)釜繼續(xù)反應(yīng)。問(wèn)題就在于等同摩爾比例的醇酸比，在反應(yīng)將盡尾聲的時(shí)候起分子碰撞的幾率是小得可憐，那反應(yīng)的完全率就更難成就了。雖然醇是過(guò)量的，但反應(yīng)中未冷凝揮發(fā)掉的也是一定存在。再有，回流進(jìn)釜的醇是帶著飽和水分壓的，雖然水量很少，但隨著釜內(nèi)水分壓的存在，其最后的反應(yīng)活性也就大大的削弱了，向正方向反應(yīng)的速度就減小。 那么，想要無(wú)限地將轉(zhuǎn)化率接近100%（不可能到100%，只能夠接近），醇類的摩爾分壓是反應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵。 苯和酯是互溶的，在最后分離的時(shí)候，由于苯的純?cè)�，�?duì)產(chǎn)品的純凈度勢(shì)必造成影響，要想徹底祛除苯分子很多企業(yè)煞費(fèi)苦心。那么，在這里我提出觀點(diǎn)，能不能不用苯作帶水劑？利用醇自身帶水，過(guò)量醇的反應(yīng)，最后再集中處理醇水混合物，這樣的方法是不是可以行得通呢？答案是肯定的，而且?guī)缀跏撬絮セ惍a(chǎn)品都適用的一個(gè)方法。 說(shuō)到這里，我們或許可以總結(jié)一下了。用新思維改觀老工藝，從物耗為著力點(diǎn)出手，依據(jù)我以上的觀點(diǎn)去總結(jié)自身企業(yè)的不足加以克服，綜合能力上一個(gè)不小的臺(tái)階是沒(méi)有問(wèn)題的！利用新的酯化方法，將酯化的完成程度做到較大化，減少有機(jī)原料的無(wú)辜浪費(fèi)，生產(chǎn)成本降低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力加大；利用新的工藝來(lái)減少純堿的使用和水的使用，既節(jié)約了成本又大大地減少了治理污水的難度（既環(huán)保也是降低成本）；增加產(chǎn)品的純凈度，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)增加了賣(mài)點(diǎn)等等。 以上所說(shuō)，權(quán)當(dāng)為各酯類生產(chǎn)企業(yè)提一個(gè)方向性的意見(jiàn)，全部是個(gè)人想法，并不為權(quán)威論證，如有不妥之處還望多多批評(píng)指正！同時(shí)也希望各位同仁多加交流，使得我們的行業(yè)可以走出新高。 已閱：7731次
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