乙酸乙酯生產裝置初步設計

A. 乙酸乙酯可以做白酒勾兌用香料、人造香精．實驗室制乙酸乙酯的主要裝置如圖1所示，主要步驟：①在a試管中

（1）為防止酸液飛濺，應將密度大的液體加入到密度小的液體中，應將濃硫酸加入到乙醇中，防止硫酸溶解時放出大量的熱導致液體飛濺，另外，加熱時，試管內液體的體積不超過試管容積的1/3」，加入葯品的順序為在一個30mL大試管中注入2mL乙醇，再分別緩緩加入2mL乙酸、3mL濃硫酸（乙酸和濃硫酸的加入順序可互換），邊加邊振盪試管使之混合均勻（葯品總用量不能超過10mL），
故答案為：向試管中先加入2mL乙醇，然後邊振盪邊慢慢加入3mL濃硫酸和2mL冰醋酸；
（2）制備乙酸乙酯時常用飽和碳酸鈉溶液吸收乙酸乙酯，主要是利用了乙酸乙酯難溶於飽和碳酸鈉，乙醇與水混溶，乙酸能被碳酸鈉吸收，易於除去雜質，
故答案為：a、c；
（3）加熱不均勻易造成Na₂CO₃溶液倒流進加熱反應物的試管中，導致試管破裂，使用球形乾燥管除起到冷凝作用外，另一重要作用是防止倒吸，試管中液體不互溶，分層，用分液方法分離，實現酯與乙酸和乙醇的分離，分離油層和水層，所以分離乙酸乙酯必須使用的一種玻璃儀器是分液漏斗，
故答案為：防止倒吸、分液漏斗；
（4）圖中甲、乙兩個裝置的不同點，乙裝置能將易揮發的反應物乙酸和乙醇冷凝迴流到反應容器中，繼續反應，而甲不可，故答案為：乙；
（5）羧酸與醇發生的酯化反應中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結合生成水，其它基團相互結合生成酯，同時該反應可逆，反應的化學方程式為；

B. 實驗室乙酸乙脂的制備

實驗原理
在濃硫酸催化下，乙酸和乙醇生成乙酸乙酯

為了提高酯的產量，本實驗採取加入過量乙醇及不斷把反應中生成的酯和水蒸出的方法。在工業生產中，一般採用加入過量的乙酸，以便使乙醇轉化完全，避免由於乙醇和水及乙酸乙酯形成二元或三元恆沸物給分離帶來困難。

器材和葯品
1. 器材 普通蒸餾裝置，分液漏斗(125mL)，大試管，燒杯，錐形瓶(50mL)，量筒，迴流冷凝管，鐵圈，普通漏斗，濾紙，pH試紙。
2. 葯品 冰乙酸，95%乙醇，濃硫酸，飽和碳酸鈉，飽和氯化鈣，飽和氯化鈉水溶液，無水硫酸鎂。

實驗方法
在100mL圓底燒瓶中加入14.3mL冰醋酸和23mL乙醇，在搖動下慢慢加入7.5mL濃硫酸，混合均勻後加入幾粒沸石，裝上迴流冷凝管（裝置見圖4-4）。在水浴上加熱迴流0.5h。稍冷後，改為蒸餾裝置，在水浴上加熱蒸餾，直至無餾出物餾出為止，得粗乙酸乙酯。在搖動下慢慢向粗產物中滴入飽和碳酸鈉水溶液數滴，使有機相呈中性為止（用pH試紙測定）。將液體轉入分液漏斗（使用方法見第二章「七、萃取操作」）中，搖振後靜置，分去水相，有機相用10mL飽和食鹽水洗滌後①，再每次用10mL飽和氯化鈣溶液洗滌兩次。棄去下層液，酯層轉入乾燥的錐形瓶用無水硫酸鎂乾燥②。
將乾燥後的粗乙酸乙酯濾入50mL蒸餾瓶中，在水浴上進行蒸餾，收集73～78℃餾分③，產量10～12g。

純粹乙酸乙酯的沸點為77.06℃， =1.3727。

附註
①碳酸鈉必須洗去，否則下一步用飽和氯化鈣溶液洗乙醇時，會產生絮狀的碳酸鈣沉澱，造成分離的困難。為減少酯在水中的溶解度（每17份水溶解1份乙酸乙酯），故此處用飽和食鹽水洗。
②由於水與乙醇、乙酸乙酯形成二元或三元恆沸物，故在未乾燥前已是清亮透明溶液，因此，不能以產品是否透明作為是否乾燥好的標准，而應以乾燥劑加入後吸水情況而定，並放置30min，其間要不時搖動。若洗滌不凈或乾燥不夠時，會使沸點降低，影響產率。
③乙酸乙酯與水或醇形成二元和三元共沸物的組成及沸點如下表：

沸點/℃ 組成/%

乙酸乙酯 乙 醇 水

70.2 82.6 8.4 9.0

70.4 91.9 0 8.1

71.8 69.0 31.0 0

C. 大學化學實驗報告-乙酸乙脂的制備

乙酸乙酯的制備
一實驗目的
1. 學習從有機酸合成脂的一般原理及方法
2. 鞏固蒸餾，洗滌，乾燥等基本操作
二．實驗原理
乙醇過量 濃H2SO4除催化作用外，還能吸取反應生成的水，有利於脂化反應的進行。
因乙酸乙酯容易揮發和在水中溶解度較大等因素，精製過程中不可能避免的損失，產率一般不會超過70％
三.實驗葯品及理論產量
9.5ml無水C2H5OH；6mlCH3COOH; 2.5ml濃H2SO4
四.物理常數
M mp bp d S(100mlH2O)
乙酸 60 16.6 117.9 1.0492 任意混溶
乙醇 46 － 78.5 0.7893 －
乙酸乙酯 88 － 77.1 0.9003 8.5

乙酸乙酯，乙醇，水能形成多種恆沸混合物，其恆沸物的 組成及沸點如下：
沸點 乙酸乙酯 乙醇 水
70.2 82.6 8.4 9.0
70.4 91.9 － 8.1
71.8 69 31 －
五．實驗裝置
迴流裝置，蒸餾裝置。
六．實驗步驟流程圖

七．實驗步驟
1.取料
9.5ml C2H5OH + 6mlCH3COOH +2.5 mlH2SO4
2.迴流
保持緩慢迴流1/2 h
3.蒸餾
得粗品（含H2O, C2H5OH, CH3COOH,(C2H5)2O等雜質）（約一半體積）
4.洗滌
（1）中和
用飽和Na2CO3洗，除CH3COOH（至pH 6--7）
（2）用飽和NaCl洗 除CO32-
（3）用5ml飽和CaCl2洗 除C2H5OH
（4）乾燥
用無水硫酸鎂， 除H2O
（5）蒸餾
精製產品，除乙酸，收集純產品。
八．注意事項
1.迴流溫度要適宜，迴流時間不宜太短。
2.用CaCl2溶液洗之前，一定要先用飽和NaCl溶液洗，否則會產生沉澱，給分液帶來困難。
九．思考題
1.酯化反應有什麼特點？在實驗中如何創造條件促使酯化反應盡量向生成物方向進行？
2.本實驗若採用醋酸過量的做法是否合適？為什麼？
3.蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些雜質？如何除去？
4. 本實驗能否用氫氧化鈉代替飽和碳酸鈉溶液洗

D. 實驗室製取乙酸乙酯的製取裝置圖和步驟

一、製取乙酸乙酯的裝置圖：
二、實驗操作：
1、製取乙酸乙酯的化學式：
CH3COOH+CH3CH2OH=（濃硫酸,加熱專)CH3COOC2H5+H2O（可逆反應）
2、具體屬實驗步驟：
1）、按照實驗要求正確裝置實驗器具
2）、向大試管內裝入碎瓷片（防止暴沸）
3）、向大試管內加入適量的（約兩毫升）無水乙醇
4）、邊震盪邊加入2ml濃硫酸（震盪）和2ml醋酸
5）、向另一個試管中加入飽和碳酸鈉溶液
6）、連接好實驗裝置（導管不能插入碳酸鈉溶液中導管口和液面保持一定距離防倒吸）
7）、點燃酒精燈，加熱試管到沸騰
8）、待試管收集到一定量產物後停止加熱，撤出試管b並用力振盪，然後靜置待分層，分離出乙酸乙酯層、洗滌、乾燥。乙酸乙酯就製取好了。實驗結束後，將裝置洗滌干凈
三、裝置中通蒸汽的導管不能插在飽和碳酸鈉溶液之中目的：
防止由於加熱不均勻，造成Na2CO3溶液倒吸入加熱反應物的試管中。

E. 實驗室製取乙酸乙酯的製取裝置圖和步驟

一、製取乙酸乙酯的裝置圖：

三、裝置中通蒸汽的導管不能插在飽和碳酸鈉溶液之中目的：

防止由於加熱不均勻，造成Na2CO3溶液倒吸入加熱反應物的試管中。

F. 乙酸乙酯的制備

1. 三口燒瓶：中間：分餾柱，蒸餾頭，直形冷凝管，接引管，接受瓶；左邊：恆壓滴液漏斗：右邊：溫度計
2. 與濃硫酸等體積的冰醋酸於小燒杯中，邊搖邊按實驗要求加入濃硫酸，將溶液倒入三口燒瓶中
3. 按實驗要求配置冰醋酸與乙醇的混合液，至於滴液漏斗中；加熱燒瓶，按要求控制反應溫度
4. 然後把滴液漏斗中的乙醇和冰醋酸的混合液慢慢地滴入三口燒瓶中。調節加料的速度，控制反應時間。這時保持實驗溫度。滴加完畢後，繼續加熱10min，直到不再有液體餾出為止。
5. 反應完畢後，將飽和碳酸鈉溶液很緩慢地加入餾出液中，直到無二氧化碳氣體逸出為止。飽和碳酸鈉溶液要小量分批的加入，並要不斷地搖動接受器。把混合液倒入分液漏斗中，靜置，放出下面的水層。用石蕊試紙檢驗酯層。如果酯層仍顯酸性，再用飽和碳酸鈉溶液洗滌，直到酯層不顯酸性為止。用等體積的飽和食鹽水洗滌。放出下層廢液。從分液漏鬥上口將乙酸乙酯倒入乾燥的小錐形瓶內，用飽和氯化鈉溶液洗兩次，分液之後，加入無水硫酸鎂乾燥。放置約30min，在此期間要間歇震盪錐形瓶。
6. 把乾燥的粗乙酸乙酯濾入50ml燒瓶中。裝置蒸餾裝置，在水浴上加熱蒸餾，收集74--80℃的餾分。

G. 乙酸乙酯的制備

這里以實驗室制備乙酸乙酯為例，我們通過利用乙醇和乙酸來合成乙酸乙酯。

工具/材料

乙醇，乙酸（俗名冰醋酸），濃硫酸，酒精燈，冷凝管，溫度計。

• 01

  首先需要准備95%的乙醇

• 02

  再准備好實驗需要的乙酸（冰醋酸）

• 03

  以98%的濃硫酸作為該合成反應的催化劑

• 04

  乙酸和乙醇不易在室溫下發生反應，所以需要酒精燈加熱到一定的反應溫度。實驗裝置如下圖所示。

H. 乙酸乙酯的制備方法

工業乙酸乙酯的制備方法

目前世界上工業乙酸乙酯主要制備方法有乙酸酯化法、乙醛縮合法、乙烯加成法和乙醇脫氫法等。傳統的乙酸酯化法工藝在國外被逐步淘汰，而大規模生產裝置主要是乙醛縮合法和乙醇脫氫法，在乙醛原料較豐富的地區萬噸級以上的乙醛縮合法裝置得到了廣泛的應用。乙醇脫氫法是近年開發的新工藝，在乙醇豐富且低成本的地區得到了推廣。最新的乙酸乙酯生產方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亞邁拉庫地區採用日本昭和電工專利技術建成了50 kt/a生產裝置。

（1） 乙酸酯化法

乙酸酯化法是傳統的乙酸乙酯生產方法，在催化劑存在下，由乙酸和乙醇發生酯化反應而得。

CH3CH2OH+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3+H2O

乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水

反應除去生成水，可得到高收率。該法生產乙酸乙酯的主要缺點是成本高、設備腐蝕性強，在國際上是屬於被淘汰的工藝路線。

（2） 乙醛縮合法

在催化劑乙醇鋁的存在下，兩個分子的乙醛自動氧化和縮合，重排形成一分子的乙酸乙酯。

2CH3CHO→CH3COOCH2CH3

乙醛 乙酸乙酯

該方法20世紀70年代在歐美、日本等地已形成了大規模的生產裝置，在生產成本和環境保護等方面都有著明顯的優勢。

（3）乙醇脫氫法

採用銅基催化劑使乙醇脫沒鍵氫生成粗乙酸乙酯，經高低壓蒸餾除去共沸物，得到純度為99.8%以上乙酸乙酯。

2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2

乙醇 乙酸乙酯 氫

（4） 乙烯加成法

在以附載在二氧化硅等載體上的雜多酸金屬鹽或雜多酸為催化劑的存在下，乙烯氣相水合後與氣化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。

CH2CH2+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3

乙烯 乙酸 乙酸乙酯

該反應乙酸的單程轉化率為66%，以乙烯計乙酸乙酯的選擇性為94%。Rhone-Poulenc 、昭和電工和BP等跨國公司都開發了該生產工藝。

由於上海石化股份有限公司具有豐富的乙烯、乙酸和乙醛，故本文對乙酸酯化法、乙醛縮合法和乙烯加成法生產乙酸乙酯的技術經濟指標予以對比分析。

技術經濟指標對比

對於同為80 kt/a級的工業乙酸乙酯生產裝置，分析其各項經濟技術指標，對比如表2。

表2 乙酸乙酯各工藝路線技術經濟指標對照

工 藝 路 線
乙醛縮合法
乙烯加肢察悄成法
酯化法

原料單耗
/t·t-1

乙烯
歷渣-
0.355
-

乙醛
1.02
-
-

乙酸
-
0.718
0.692

乙醇
-
-
0.533

其他
0.005
0.01
0.005

公用工程單耗

電/KW·h·t-1
26.014
176.367
15.432

冷卻水/ t·t-1
150.198
166.887
66.755

純水t·t-1
0
0
8.344

蒸汽(1.4 MPa)/ t·t-1
0.4
4
4.2

蒸汽(0.4 MPa)/ t·t-1
1.1
0
0

冷凍/MJ·t-1
1161.0
0
0

綜合能耗
/ MJ·t-1
6 892
15 616
14 652

由表2可看出，在三種方法中，乙醛法生產乙酸乙酯的蒸汽消耗明顯低於另兩種方法，綜合總能源消耗乙醛法要遠低於乙烯法和乙酯法。

由於乙醛法生產乙酸乙酯在國外，特別是日本，已處於成熟階段，而我國在20世紀90年代中間試驗的基礎上剛實現萬噸級工業化，所以技術指標和國外先進水平還有差距。

4 投資和成本對比

4．1 投資對比

對於同為國際上80 kt/a的工業乙酸乙酯生產裝置，在同樣投資環境下，分析其工程投資情況，對比如表3。

表3 不同工藝制備乙酸乙酯總投資對比 萬美元

工藝路線
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法

總投資
2 830
5 250
3 780

生產設施
1 420
3 000
1 910

輔助設施
850
1 200
1 110

其他工程
570
1 050
760

在同規模的乙酸乙酯三種生產方法中，乙醛法的投資最低，而乙烯法的投資相對最高。乙醛法的總投資額為酯化法的75%，僅為乙烯法的54%。

4．2 成本對比

不同工藝制備乙酸乙酯單位成本對比計算見表4。

表4 不同工藝制備乙酸乙酯單位成本對比

項目
單價

/元·t-1
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法

單耗/t·t-1
單位成本

/元·t-1
單耗/t·t-1
單位成本

/元·t-1
單耗/t·t-1
單位成本

/元·t-1

原料
4 295.45
4 631.99
5 392.42

乙烯
4 212
0
0
0.353
1 486.84
0
0

乙醛
4 110
1.02
4 191.86
0
0
0
0

乙酸
4 159
0
0
0.717 7
2 985.15
0.692
2 878.26

乙醇
4 717
0.005
23.59
0
0
0.533
2 514.16

其他
80.00
160.00
0

公用工程
253.69
572.58
459.26

蒸汽
100
1.5
150.00
4.0
400.00
4.2
420.00

電
0.60
26.01
15.61
176.37
105.82
15.43
9.26

冷凍鹽水
1.00
28
28.00
0
0
0
0

冷卻水
0.40
150.2
60.08
166.89
66.76
75
30.00

可變成本合計
4 549.13
5 204.57
5 851.68

直接成本合計
132.80
265.60
174.30

分配成本合計
116.20
224.10
149.40

註：①單價不含稅；

②公用工程價格參考上海地區平均價格計入；

③原料中乙醇、乙酸和乙醛價格用1999-2001年9月國內市場平均價；

④原料中的乙烯價格用1999-2001年9月平均進口到岸價加手續費計入；

⑤電一欄中：單價的單位為「kW·h·t-1」，單位成本的單位為「元·(kW·h)-1」。

由上表看出，無論是原料成本、公用工程成本和總成本乙醛法生產乙酸乙酯都最低，而酯化法最高；乙烯法總投資最大，且其他費用也偏高，其折舊和固定成本最高。三種方法對比，乙醛法的單位成本為酯化法的78%，為乙烯法的82％。

5 經濟效益估算

由於三種生產乙酸乙酯方法的生產成本、生產裝置投資有明顯不同，所以其生產裝置投資的經濟效益也有明顯差異，在當前國內原料價格體系下，乙醛法生產無疑具有明顯優勢，見表5。

表5 不同工藝制備乙酸乙酯經濟效益對比 元/t

項目
乙醛縮合法
乙烯加成法
酯化法
備注

單位生產成本
5 047.13
6 167.37
6 499.08

單位銷售費用
25.24
61.67
64.99

單位總成本
5 072.37
6 229.04
6 564.07
不含稅

其中單位折舊
249.00
473.10
323.70

單位銷售價格
5 669.23
5 669.23
5 669.23
不含稅

單位銷售利潤
596.86
-559.81
-894.84

單位所得稅
196.96
稅率33%

單位稅後利潤
399.90

年總利潤/萬元
3 199.19

總投資/萬元
12 000.00

投資利潤率，%
26.66

靜態投資回收期/a
3.48

註：①裝置生產能力80 kt/a，年產量按100%負荷計算。

②乙酸乙酯的銷售價格按1997-2001年10月國內市場掛牌平均價。

③由於乙烯法和乙酸酯化法均按市場價計算原料成本，故計算為虧損，實際生產中一般採用初始原料，成本相應降低。而乙醛法如用初始原料乙烯計算成本，則其成本更低利潤更高。

I. 實驗室制乙酸乙酯的裝置

樓主你好，我是學化工工藝的以前在實驗室做過這個實驗。

乙酸乙酯的製取：先加乙醇，再加專濃硫酸（加入碎瓷片屬以防暴沸），最後加乙酸，然後加熱（可以控制實驗）。濃硫酸是催化劑，吸水劑。該反應是可逆反應，為了提高酯的產量，必須盡量使反應向有利於生成酯的方向進行。一般是使反應物酸和醇中的一種過量。在工業生產中，究竟使哪種過量為好，一般視原料是否易得、價格是否便宜以及是否容易回收等具體情況而定。在實驗室里一般採用乙醇過量的辦法。乙醇的質量分數要高，如能用無水乙醇代替質量分數為95%的乙醇效果會更好。催化作用使用的濃硫酸量很少，一般只要使硫酸的質量達到乙醇質量的3%就可完成催化作用，但為了能除去反應中生成的水，應使濃硫酸的用量再稍多一些。還有就是乙酸乙酯時反應溫度不宜過高，要保持在60℃～70℃左右，溫度過高時會產生乙醚和亞硫酸或乙烯等雜質。液體加熱至沸騰後，應改用小火加熱。事先可在試管中加入幾片碎瓷片，以防止液體暴沸。3