反应精馏法催化合成氯乙酸乙酯
蚤１ｐ｝，．２０１２?７８－
现代化工
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麓３２卷第２期
２０１２年２月反应精馏法催化合成氯乙酸乙酯
尚会建，赵叶，高攀，康丽娜，王丽梅，王少杰，郑学明
（河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄０５００１８）
摘要：采用反应精馏的方法催化合成了氯乙酸乙酯，反应过程中加入环己烷作为带水剂，将水分带出反应系统后促进酯化平衡朝正向移动。设计了新型的反应器，采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，催化活性高，且可以循环利用。与其他酯化反应相比，所用无水乙醇量少，反应时间短，转化率高达９８．９２％。
关键词：氯乙酸；无水乙醇；环己烷；反应精馏；强酸性阳离子交换树脂
中图分类号：ＴＱ０３—３９文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—４３２０（２０１２）０２—００７８—０４
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｅｔｈｙｌｃｈｌｏｒｏａｃｅｔａｔｅｗｉｔｈｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅａｓｔｈｅｗａｔｅｒｅｎｔｒａｉｎｅｒｔｏｋｅｅｐｔｈｅｂａｌａｎｃｅｍｏｖｉｎｇｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｅｓｔｅｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ．Ａｎｅｗｒｅａｃｔｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｈｅｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｒｅｓｉｎｉｓａｐｐｌｉｅｄａｓｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｄｕｅｔｏｉｔｓｈｙｐｅｒａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｃｙｃｌｉｃｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｓｍａｌｌｅｒａｍｏｕｎｔｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｔａｋｅｓｓｈｏｒｔｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｙｉｅｌｄｃａｎｒｅａｃｈｕｐｔｏ９８．９２％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｌｏｒｏａｃｅｔｉｃａｃｉｄ；ａｎｈｙｄｒｏｕｓａｌｃｏｈｏｌ；ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ；ｒｅａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｒｅｓｉｎ氯乙酸乙酯是一种重要的有机化合物，用作清
漆、人造革、硝酸纤维素、塑料等的溶剂，也用作制造
染料、医药、香料等的原料¨Ｊ，如氯乙酸乙酯在医药
上可用于合成嘧啶苯芥、抗肿瘤药物５一氟脲嘧啶、
富雪定、磺胺甲氧吡嗪、布洛芬等药物‘２ｏ。
在工业生产氯乙酸乙酯的过程中，一般采用浓
硫酸作为催化剂，由氯乙酸和乙醇进行酯化反应而
得。反应方程式如下¨１：
Ｃ１ＣＨ２ＣＯＯＨ＋ＯＨＣＨ２ＣＨ３些垫
Ｃ１ＣＨ２ＣＯＯＣＨ２ＣＨ３＋Ｈ２０
在生产过程中，一般所采用的反应釜为搪瓷反应釜，氯乙酸、浓硫酸和无水乙醇加入该反应釜中，加热并搅拌进行反应。反应一段时间后（一般２ｈ），经分馏柱蒸出乙醇和水，乙醇和水经冷却再流入反应釜内继续进行反应。工业生产流程图如图１。在该工艺过程中，浓硫酸价格便宜，活性较高”１，操作简便。该工艺也存在以下几个问题：①浓硫酸酸性较强，对反应设备造成腐蚀，在分离过程中不易分离，造成产品氯乙酸乙酯酸度较高；②反应过程中副反应多，产生大量含酸废水，对环境造成污染；③该反应一般为间歇操作，需要装料和卸料等辅助操作。
目前，对氯乙酸酯化的研究主要在新型催化剂
１一酯化釜；２一分馏柱；３一冷却器；４一乙醇储槽
图ｌ工业生产工艺流程图
的开发方面，大量学者研究出了一些新型的催化剂，如固体酸催化、高分子固载氯化铁、氯化铝、对甲苯磺酸等＂。１０Ｉ，但是对新型工艺的研究几乎没有报道。
通过研究，设计了新型的反应器，采用反应精馏法合成氯乙酸乙酯。反应精馏法是将反应和精馏耦合为一体¨川，设计采用的是离散型反应精馏耦合装置。这种装置的精馏部分可以通过带水剂（环己烷）分离出水分，促进酯化的平衡向正向移动，反应部分则可以继续进行酯化反应，重新达到平衡，从而提高酯化反应的转化率。其中，催化剂采用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，将强酸性阳离子交换树脂填充在固定床反应器中；带水剂采用环己烷。这样，既解决了硫酸对设备的腐蚀问题，又可以实现连
收稿日期：２０１ｌ—０９—１５
作者简介：尚会建（１９７２一），男，硕士生导师，副教授，从事化工清洁生产的研究，ｓｈａｎｇｈｕｉｊｉａｎ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｎ。万方数据