氧化酯化

氧化酯化（通用3篇）

氧化酯化 篇1

在草酸二甲酯的生产中,使用氮氧化物进行氧化酯化反应制取亚硝酸酯是一个关键的步骤[1,2,3,4,5,6],在氮氧化物的综合利用和环保问题日益突出的今天,提高氮氧化物的利用率减少排放是一个很重要的课题。目前超重力技术的广泛应用[8,9],为解决气液多相反应的分散问题提供了一个新的选择。通过调节超重力反应器的转速和气液混合比例,可以达到改善氧化酯化反应的目的。

1 实验部分

1.1 氧化酯化反应机理

NO通过分子扩散同时与O2、CH3OH接触。反应生成亚硝酸甲酯(CH3ONO),同时副产HNO3、HNO2等。

氧化酯化主要反应为:

$\text{Ν}\text{Ο}+1/2\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\to }\text{Ν}\text{Ο}{}_2$ (1)

$\text{Ν}\text{Ο}+\text{Ν}\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\to }\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_3$ (2)

$\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_3+2\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Η}\stackrel{}{\to }2\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Ν}\text{Ο}+\text{Η}{}_2\text{Ο}$ (3)

副反应为:

$\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_3+\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Η}\stackrel{}{\to }\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Ν}\text{Ο}+\text{Η}\text{Ο}\text{Ν}\text{Ο}$ (4)

$2\text{Ν}\text{Ο}{}_2\stackrel{}{\to }\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_4$ (5)

$\text{Ν}{}_2\text{Ο}{}_4+\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Η}\stackrel{}{\to }\text{C}\text{Η}{}_3\text{Ο}\text{Ν}\text{Ο}+\text{Η}\text{Ν}\text{Ο}$3 (6)

$\text{Ν}\text{Ο}{}_{\text{x}}+\text{Ο}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}\stackrel{}{\to }\text{Η}\text{Ν}\text{Ο}{}_3$ (7)

由上述反应机理可知,H2O既是反应产物也是反应原料,在O2存在的情况下,极易生产HNO3。气相与液相的分散与接触对于反应的选择性有较大影响;气相中O2、H2O的含量也是影响选择性的一个关键因素。

1.2 超重力氧化酯化反应器设备及原理

超重力氧化酯化反应器的结构见图1。它是由旋转液体分布器和外壳组成。反应器的核心是旋转的液体分布器,通过液体分布器可实现液相雾化、与气相进行良好的接触和微观混合。反应过程中,液体从旋转液体分布器的轴心处进入,进入旋转填料,受离心力的作用向外甩出填料;气相从气体入口进入;经过微观混合、反应后,液相由外壳收集,从反应器底部排出;气相从反应器顶部排出。

1.gas outlet; 2. gas inlet; 3. gas inlet; 4.liquid inlet; 5.liquid outlet

根据超重力反应器的结构和流体力学原理,可以确定液体经过旋转调料后能够得到高度分散,并且能以更大的相对速率与气相接触,使得气液两相能够进行高效的传质、传热、并且接触时间大大减少,在提高转化率的同时、降低的反应时间,从而抑制部分副反应的发生[10,11,12]。

1.3 实验分析方法

进出口气体组成采用微型色谱进行分析,分析仪器为Agilent Micro 3000色谱。液相入口色谱进行分析甲醇及水含量,液相出口使用离子色谱仪 ICS1100分析硝酸根、亚硝酸根等离子,计算NO的选择性。

2 结果与讨论

2.1 转速的影响

超重力氧化酯化反应器的旋转速度对于两相分散、接触及反应时间影响很大,是一个重要的操作条件。采用含10%H2O的甲醇作为液相进料,10 L/h;NO从3#进气口进入反应器,流量为1 L/min,N2与O2混合后,从2# 进气口进入反应器,流量分别为1 L/min、200 mL/min。分别考察旋转分布器转速1000、1500、2000、2500 r/min的条件下,NO氧化酯化的选择性。实验结果如图2所示。

由图2可以看出,随着转速的增加,NO的选择性增加。这是因为转速的增加提高了液相的分散,使得气液相的接触面积增加;有利于氧化酯化反应。但是转速的增加是受机械的限制的;因此,本实验将转速控制在2000 r/min进行实验。

2.2 气体组成的影响

根据气液两相反应的机理可知,反应过程中主反应物的接触对于NO的选择性影响很大,因此,调整气相组成中惰性气体N2含量将会影响NO的选择性。采用含10% H2O的甲醇作为液相进料,10 L/h;NO从3#进气口进入反应器,流量为1 L/min,旋转分布器转速2000 r/min,N2与O2混合后,从2# 进气口进入反应器,O2流量200 mL/min,N2流量为0.4、0.8、1.0、1.5、2 L/min的条件下,考察NO的选择性。试验结果如图3所示。

因主反应中NO与O2 的消耗比例为4:1,因此,NO/O2的比例将会对NO的选择性产生影响。在上述流程条件下,采用含10% H2O的甲醇流量10 L/h;旋转分布器转速2000 r/min,N2流量为1.0L/min,NO流量为1 L/min,调节NO/O2比例:4、5、6、8。试验结果如图4所示。由图4可知,NO/O2的比例越高对于NO的选择性越有利。

2.3 甲醇流量的影响

在反应中,甲醇的量和分散度是影响反应的重要因素。通过改变甲醇流量,增加雾化在反应器中的比例,达到改善气液接触的效果。旋转分布器转速2000 r/min,N2流量为1.0 L/min,NO流量为1 L/min,NO/O2=5。改变甲醇流量,结果如图5所示。

在固定反应器体积的情况下,提高甲醇流量对反应是有利的;但是当甲醇量达到一定值时,提高甲醇含量,效果不明显。

2.4 气体混合方式的影响

根据气液两相反应的机理可知,反应过程中中间反应物N2O3是参加氧化酯化反应的原料,而NO与O2的副反应很多。因此改变气体的混合方式可以影响反应的进行。采用含10% H2O的甲醇作为液相进料,10L/h;NO从3#进气口进入反应器,旋转分布器转速2000 r/min,流量为1 L/min,N2与O2混合后,从2# 进气口进入反应器,O2流量200 mL/min,N2流量为0.8、1.0、1.5、2 L/min的条件下,分别将N2从2#、3#口加入,考察NO的选择性。试验结果如图6所示。

氧化酯化主反应中NO与O2 的消耗比例为4:1,NO/O2的比例将会对NO的选择性产生影响,同时NO与O2的混合效果同样很重要。N2作为惰性气体,不参与反应,但是N2的变化直接影响到NO 与O2的接触,进而影响反应效果。由图6可知,增加N2的比例可以提高NO的选择性越有利。

3 结 论

超重力技术应用于反应是可行的,特别是对反应原料分散要求很高的多相反应。在氧化酯化反应中,通过改变原料配比、旋转反应转动速度能够达到改善反应状态的目的,能够提高NO的选择性。

氧化酯化 篇2

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内蒙古教师资格面试化学《酯化反应》教学设计

中公讲师张路为考生准备了教师资格面试化学《酯化反应》教学设计，希望对大家有所帮助!

一、教学目标 【知识与技能】

能够说出酯化反应的概念，理解酯化反应的机理，会写酯化反应的化学方程式，初步掌握乙酸乙酯的分子结构。

【过程与方法】

通过动手实验，逐步提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。【情感态度与价值观】 逐步提高对化学的兴趣。

二、教学重难点 【重点】

酯化反应发生的条件和机理。【难点】

乙酸乙酯分子的立体结构模型及命名，酯化反应的机理和化学方程式的书写。

三、教学过程

1、导入

乙醇俗称酒精，是我们生活中常见的物质，醋酸在化学上称为乙酸，也是我们厨房里的品食醋的成分，那把这两种物质混到一起，又将碰撞出什么样的火花呢?

2、新课教学

教师：大家看讲桌上的这些仪器与试剂，我把它们搭好，将乙酸与乙醇放到一起，大家仔细观察实验现象，并想想为什么?大家注意观察试剂的先后顺序，并思考原因。

好了，反应完了，大家现在按化学小组来讨论一下你们发现了什么现象?并讨论原因。时间到了，谁先来说一下试剂的先后顺序，并说明能不能改变试剂的顺序?为什么?

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生1答：先加入乙醇，边振荡边慢慢加入浓硫酸和乙酸。不能改变试剂的顺序，原因是乙醇和浓硫酸混合会放出大量的热。

教师：回答的很好，这个小组的同学能够将以前学的知识融会贯通，值得表扬。接下来第二个问题，反应产生了什么现象? 生2答：实验中生成了有香味的无色透明油状液体。

教师：这种有香味的无色透明油状液体叫乙酸乙酯。那酸和醇真的碰撞出了火花，不过呢是在浓硫酸做催化剂，加热的条件下。还有一种产物是什么呢?大家一起来观察这个动画，这是乙酸与乙醇反应的过程。

生答：另一种产物是水。

大家刚从动画上看到了酸脱掉的是羟基，醇脱掉的是氢。这就是酯化反应的机理。大家在写化学方程式的时候一定要记得把水写上，很多同学忘记写水，是在不行大家可以先把水写上再写酯，这个酯叫做乙酸乙酯。大家做个小练习：乙酸与正丙醇的反应，甲酸与乙醇的反应。

刚看了一圈，大家都写得很认真，基本上都写对了，我们一起来看一下ppt。第一个生成的酯叫乙酸丙酯，第二个叫甲酸乙酯。大家发现命名规律了么? 生答：某酸某酯。

教师：好了，大家都很聪明，思维很活跃啊。这节课我们就讲到这里，给大家布置个小任务：

①大家看到装置的导管末端在液面的什么位置?为什么? ②为什么用饱和碳酸钠溶液吸收乙酸乙酯? ③写出异丙酸与异丙醇反应的化学方程式。

四、板书设计

五、教学反思

以上是教师资格面试化学《酯化反应》教学设计，祝各位考生顺利考试!

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酯化蜡物理改性 篇3

关键词：石蜡,物理改性,AC-6聚乙烯

1 引言

近年来, 具有特殊性能的天然蜡产品逐渐被关注, 而天然蜡的价格却因为比较稀少所以一直很昂贵, 以天然巴西棕榈蜡为例, 现在其市场销售价为56000元-65000元/吨, 且不断上涨。因此, 众多科研工作者为了缓解天然蜡产品供求矛盾, 而且能够极大地拓宽石蜡的应用领域并提高石蜡的附加价值, 利用普通石蜡通过化学或者物理的方法进行改性实验研究, 最终找到很多方法能够使普通石蜡具备一些特殊的性能, 这样也能够为石油化工生产企业创造出更大的经济效益[1]。

对酯化蜡进行物理改性, 在酯化蜡中添加物理改性剂, 这样我们就能够生产出更接近天然硬蜡的性质的蜡产品, 成为昂贵的天然硬蜡的替代品。

石蜡的物理改性主要是通过在石蜡中加入的物理改性剂的物理调和来实现的。常用的物理调和剂有聚乙烯, 聚丙烯, 聚异丁烯, 乙烯与醋酸乙烯的共聚物, AC—聚乙烯[2,3]。

1.1 聚乙烯:

在石蜡中添加聚乙烯, 能够在石蜡中形成微晶结构, 可以使石蜡的硬度、滴熔点和光泽得到改善, 提高了石蜡的密封强度, 并且能够使石蜡在高温下的粘结性都会得到有效的提高。通常情况下在石蜡中加入质量分数为5%左右且分子质量较小的聚乙烯效果比较好一点。

1.2 聚丙烯:

在石蜡中添加质量分数为0.5%-10%的聚丙烯时, 能够使石蜡的机械强度, 滴熔点以及耐高温和耐寒性有明显的提高, 因为聚丙烯耐热性能好, 因此在制备过程中要求温度比较高, 所以不适宜在氧化石蜡的反应中加入聚丙烯。

1.3 聚异丁烯:

在石蜡中添加质量分数为0.5%-10%的聚异丁烯时, 能够使石蜡的韧性和粘附性提高, 并且能够降低石蜡的收缩率, 降低水蒸气渗透程度, 并且能够防止石蜡在低温情况下发生脆裂。

1.4 乙烯与醋酸乙烯的共聚物:

根据加入乙烯与醋酸乙烯的共聚物百分比不同改善石蜡的硬度, 韧性, 热封性和粘附性等。

1.5 AC—聚乙烯:

在石蜡中添加AC—聚乙烯能够使石蜡的抗水性, 抗腐蚀性以及高熔点和低熔融粘度及硬度有很明显的改善。

本文采用AC—聚乙烯作为物理调和剂对酯化蜡进行物理改性。

2 实验部分

2.1 实验仪器与试剂

实验仪器:HDM-500B型电子调温电热套、200℃的温度计、FA-2104自动分析天平、JJ-2电动搅拌器、500m L圆底烧瓶

药品与试剂:酯化蜡 (酸值:5.28mg (KOH) /g;皂化值:85.17mg (KOH) /g;折光率 (75℃) :1.4556;针入度:11.3 (0.1mm) ;滴熔点:82.1℃) ;AC-6聚乙烯

2.2 实验方法

(1) 准确称取蜡样30g和一定量的AC-6聚乙烯。

(2) 调制聚乙烯-蜡混合物时, 温度不能过高, 一般控制在110℃左右, 在调配时先将蜡样熔化, 然后边搅拌边加入规定用量的聚乙烯 (粉末状) , 直至聚乙烯全部溶于石蜡中, 并搅拌15分钟。

(3) 按照标准测定蜡样的酸值、皂化值、针入度、滴熔点和折光率。

2.3 结果与讨论

以最佳条件下制得的酯化蜡为基准, 分别加入一定量的AC-6聚乙烯进行物理调和, 然后测定其酸值、皂化值、滴熔点、针入度、折光率, 测定结果见表1。

通过比较我们发现, 与原料酯化蜡的针入度和滴熔点相比较, 在AC-6聚乙烯加入量达到2.0%时, 产品的针入度明显下降, 酯化蜡的硬度增加;在AC-6聚乙烯加入量达到4.0%时滴熔点明显升高, 酯化蜡的耐高温性能提高[4]。

由图1可以看出, 在酯化蜡中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯就可以使其滴熔点大幅度增加, 而当其加入量在6.0%以上时, 滴熔点的增加趋于缓和。因此, 在通过调和AC-6聚乙烯提高蜡样滴熔点时, 一般以加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯为宜。

由图2可以看出, 随着AC-6聚乙烯加入量的增大, 针入度的变化呈现出逐渐降低的趋势。同样将酯化蜡中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯就可以使酯化蜡的针入度有效的降低, 而当其加入量达到6.0%以上时, 针入度的降低趋势变缓。这说明用AC-6聚乙烯调和的方法来降低蜡样的针入度是可行的[5,6]。

3 结语

向经氧化、酯化改性得到的蜡样中加入3.0%-4.0%的AC-6聚乙烯, 使其针入度和滴熔点都能得到相应的改善。

综上所述, 通过对石蜡的化学改性和物理改性工艺条件的研究, 控制反应条件, 可以得到不同类型的硬质改性蜡。从而使石蜡产品得到了广泛的应用, 增加了产品的附加值, 这对指导工业生产和优化工艺条件具有重要的意义

参考文献

[1]薛白, 杨基和.石蜡改性—纯氧法合成巴西棕榈蜡替代品[J].江苏工业学院学报, 2009, 21 (4) :33-37.

[2]杨基和, 李肖, 陈敏.石蜡改性制人造蜂蜡[J].石油化工, 2002, 31 (4) :283-285.

[3]张玲, 廖克俭, 丛玉凤等.皂化蜡催化氧化制备天然蜂蜡替代品[J].化学工业与工程, 2009, 9:433-436.

[4]Shu Z, Wang L.Heat resistance of paraffin and its mecha-nism[J].Petroleum Science and Technology, 2010.28:42.

[5]张玲, 孙凤娇, 于洪波等.高硬度蜡制备方法的研究进展[J].石化技术与应用, 2008, 26 (4) :370-374.