乙酸乙酯生产装置初步设计

A. 乙酸乙酯可以做白酒勾兑用香料、人造香精．实验室制乙酸乙酯的主要装置如图1所示，主要步骤：①在a试管中

（1）为防止酸液飞溅，应将密度大的液体加入到密度小的液体中，应将浓硫酸加入到乙醇中，防止硫酸溶解时放出大量的热导致液体飞溅，另外，加热时，试管内液体的体积不超过试管容积的1/3”，加入药品的顺序为在一个30mL大试管中注入2mL乙醇，再分别缓缓加入2mL乙酸、3mL浓硫酸（乙酸和浓硫酸的加入顺序可互换），边加边振荡试管使之混合均匀（药品总用量不能超过10mL），
故答案为：向试管中先加入2mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入3mL浓硫酸和2mL冰醋酸；
（2）制备乙酸乙酯时常用饱和碳酸钠溶液吸收乙酸乙酯，主要是利用了乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠，乙醇与水混溶，乙酸能被碳酸钠吸收，易于除去杂质，
故答案为：a、c；
（3）加热不均匀易造成Na₂CO₃溶液倒流进加热反应物的试管中，导致试管破裂，使用球形干燥管除起到冷凝作用外，另一重要作用是防止倒吸，试管中液体不互溶，分层，用分液方法分离，实现酯与乙酸和乙醇的分离，分离油层和水层，所以分离乙酸乙酯必须使用的一种玻璃仪器是分液漏斗，
故答案为：防止倒吸、分液漏斗；
（4）图中甲、乙两个装置的不同点，乙装置能将易挥发的反应物乙酸和乙醇冷凝回流到反应容器中，继续反应，而甲不可，故答案为：乙；
（5）羧酸与醇发生的酯化反应中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互结合生成水，其它基团相互结合生成酯，同时该反应可逆，反应的化学方程式为；

B. 实验室乙酸乙脂的制备

实验原理
在浓硫酸催化下，乙酸和乙醇生成乙酸乙酯

为了提高酯的产量，本实验采取加入过量乙醇及不断把反应中生成的酯和水蒸出的方法。在工业生产中，一般采用加入过量的乙酸，以便使乙醇转化完全，避免由于乙醇和水及乙酸乙酯形成二元或三元恒沸物给分离带来困难。

器材和药品
1. 器材 普通蒸馏装置，分液漏斗(125mL)，大试管，烧杯，锥形瓶(50mL)，量筒，回流冷凝管，铁圈，普通漏斗，滤纸，pH试纸。
2. 药品 冰乙酸，95%乙醇，浓硫酸，饱和碳酸钠，饱和氯化钙，饱和氯化钠水溶液，无水硫酸镁。

实验方法
在100mL圆底烧瓶中加入14.3mL冰醋酸和23mL乙醇，在摇动下慢慢加入7.5mL浓硫酸，混合均匀后加入几粒沸石，装上回流冷凝管（装置见图4-4）。在水浴上加热回流0.5h。稍冷后，改为蒸馏装置，在水浴上加热蒸馏，直至无馏出物馏出为止，得粗乙酸乙酯。在摇动下慢慢向粗产物中滴入饱和碳酸钠水溶液数滴，使有机相呈中性为止（用pH试纸测定）。将液体转入分液漏斗（使用方法见第二章“七、萃取操作”）中，摇振后静置，分去水相，有机相用10mL饱和食盐水洗涤后①，再每次用10mL饱和氯化钙溶液洗涤两次。弃去下层液，酯层转入干燥的锥形瓶用无水硫酸镁干燥②。
将干燥后的粗乙酸乙酯滤入50mL蒸馏瓶中，在水浴上进行蒸馏，收集73～78℃馏分③，产量10～12g。

纯粹乙酸乙酯的沸点为77.06℃， =1.3727。

附注
①碳酸钠必须洗去，否则下一步用饱和氯化钙溶液洗乙醇时，会产生絮状的碳酸钙沉淀，造成分离的困难。为减少酯在水中的溶解度（每17份水溶解1份乙酸乙酯），故此处用饱和食盐水洗。
②由于水与乙醇、乙酸乙酯形成二元或三元恒沸物，故在未干燥前已是清亮透明溶液，因此，不能以产品是否透明作为是否干燥好的标准，而应以干燥剂加入后吸水情况而定，并放置30min，其间要不时摇动。若洗涤不净或干燥不够时，会使沸点降低，影响产率。
③乙酸乙酯与水或醇形成二元和三元共沸物的组成及沸点如下表：

沸点/℃ 组成/%

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. 大学化学实验报告-乙酸乙脂的制备

乙酸乙酯的制备
一实验目的
1. 学习从有机酸合成脂的一般原理及方法
2. 巩固蒸馏，洗涤，干燥等基本操作
二．实验原理
乙醇过量 浓H2SO4除催化作用外，还能吸取反应生成的水，有利于脂化反应的进行。
因乙酸乙酯容易挥发和在水中溶解度较大等因素，精制过程中不可能避免的损失，产率一般不会超过70％
三.实验药品及理论产量
9.5ml无水C2H5OH；6mlCH3COOH; 2.5ml浓H2SO4
四.物理常数
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，水能形成多种恒沸混合物，其恒沸物的 组成及沸点如下：
沸点 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．实验装置
回流装置，蒸馏装置。
六．实验步骤流程图

七．实验步骤
1.取料
9.5ml C2H5OH + 6mlCH3COOH +2.5 mlH2SO4
2.回流
保持缓慢回流1/2 h
3.蒸馏
得粗品（含H2O, C2H5OH, CH3COOH,(C2H5)2O等杂质）（约一半体积）
4.洗涤
（1）中和
用饱和Na2CO3洗，除CH3COOH（至pH 6--7）
（2）用饱和NaCl洗 除CO32-
（3）用5ml饱和CaCl2洗 除C2H5OH
（4）干燥
用无水硫酸镁， 除H2O
（5）蒸馏
精制产品，除乙酸，收集纯产品。
八．注意事项
1.回流温度要适宜，回流时间不宜太短。
2.用CaCl2溶液洗之前，一定要先用饱和NaCl溶液洗，否则会产生沉淀，给分液带来困难。
九．思考题
1.酯化反应有什么特点？在实验中如何创造条件促使酯化反应尽量向生成物方向进行？
2.本实验若采用醋酸过量的做法是否合适？为什么？
3.蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？如何除去？
4. 本实验能否用氢氧化钠代替饱和碳酸钠溶液洗

D. 实验室制取乙酸乙酯的制取装置图和步骤

一、制取乙酸乙酯的装置图：
二、实验操作：
1、制取乙酸乙酯的化学式：
CH3COOH+CH3CH2OH=（浓硫酸,加热专)CH3COOC2H5+H2O（可逆反应）
2、具体属实验步骤：
1）、按照实验要求正确装置实验器具
2）、向大试管内装入碎瓷片（防止暴沸）
3）、向大试管内加入适量的（约两毫升）无水乙醇
4）、边震荡边加入2ml浓硫酸（震荡）和2ml醋酸
5）、向另一个试管中加入饱和碳酸钠溶液
6）、连接好实验装置（导管不能插入碳酸钠溶液中导管口和液面保持一定距离防倒吸）
7）、点燃酒精灯，加热试管到沸腾
8）、待试管收集到一定量产物后停止加热，撤出试管b并用力振荡，然后静置待分层，分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。乙酸乙酯就制取好了。实验结束后，将装置洗涤干净
三、装置中通蒸汽的导管不能插在饱和碳酸钠溶液之中目的：
防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。

E. 实验室制取乙酸乙酯的制取装置图和步骤

一、制取乙酸乙酯的装置图：

三、装置中通蒸汽的导管不能插在饱和碳酸钠溶液之中目的：

防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。

F. 乙酸乙酯的制备

1. 三口烧瓶：中间：分馏柱，蒸馏头，直形冷凝管，接引管，接受瓶；左边：恒压滴液漏斗：右边：温度计
2. 与浓硫酸等体积的冰醋酸于小烧杯中，边摇边按实验要求加入浓硫酸，将溶液倒入三口烧瓶中
3. 按实验要求配置冰醋酸与乙醇的混合液，至于滴液漏斗中；加热烧瓶，按要求控制反应温度
4. 然后把滴液漏斗中的乙醇和冰醋酸的混合液慢慢地滴入三口烧瓶中。调节加料的速度，控制反应时间。这时保持实验温度。滴加完毕后，继续加热10min，直到不再有液体馏出为止。
5. 反应完毕后，将饱和碳酸钠溶液很缓慢地加入馏出液中，直到无二氧化碳气体逸出为止。饱和碳酸钠溶液要小量分批的加入，并要不断地摇动接受器。把混合液倒入分液漏斗中，静置，放出下面的水层。用石蕊试纸检验酯层。如果酯层仍显酸性，再用饱和碳酸钠溶液洗涤，直到酯层不显酸性为止。用等体积的饱和食盐水洗涤。放出下层废液。从分液漏斗上口将乙酸乙酯倒入干燥的小锥形瓶内，用饱和氯化钠溶液洗两次，分液之后，加入无水硫酸镁干燥。放置约30min，在此期间要间歇震荡锥形瓶。
6. 把干燥的粗乙酸乙酯滤入50ml烧瓶中。装置蒸馏装置，在水浴上加热蒸馏，收集74--80℃的馏分。

G. 乙酸乙酯的制备

这里以实验室制备乙酸乙酯为例，我们通过利用乙醇和乙酸来合成乙酸乙酯。

工具/材料

乙醇，乙酸（俗名冰醋酸），浓硫酸，酒精灯，冷凝管，温度计。

• 01

  首先需要准备95%的乙醇

• 02

  再准备好实验需要的乙酸（冰醋酸）

• 03

  以98%的浓硫酸作为该合成反应的催化剂

• 04

  乙酸和乙醇不易在室温下发生反应，所以需要酒精灯加热到一定的反应温度。实验装置如下图所示。

H. 乙酸乙酯的制备方法

工业乙酸乙酯的制备方法

目前世界上工业乙酸乙酯主要制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛原料较丰富的地区万吨级以上的乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氢法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亚迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了50 kt/a生产装置。

（1） 乙酸酯化法

乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法，在催化剂存在下，由乙酸和乙醇发生酯化反应而得。

CH3CH2OH+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3+H2O

乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水

反应除去生成水，可得到高收率。该法生产乙酸乙酯的主要缺点是成本高、设备腐蚀性强，在国际上是属于被淘汰的工艺路线。

（2） 乙醛缩合法

在催化剂乙醇铝的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重排形成一分子的乙酸乙酯。

2CH3CHO→CH3COOCH2CH3

乙醛 乙酸乙酯

该方法20世纪70年代在欧美、日本等地已形成了大规模的生产装置，在生产成本和环境保护等方面都有着明显的优势。

（3）乙醇脱氢法

采用铜基催化剂使乙醇脱没键氢生成粗乙酸乙酯，经高低压蒸馏除去共沸物，得到纯度为99.8%以上乙酸乙酯。

2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2

乙醇 乙酸乙酯 氢

（4） 乙烯加成法

在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下，乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。

CH2CH2+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3

乙烯 乙酸 乙酸乙酯

该反应乙酸的单程转化率为66%，以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94%。Rhone-Poulenc 、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。

由于上海石化股份有限公司具有丰富的乙烯、乙酸和乙醛，故本文对乙酸酯化法、乙醛缩合法和乙烯加成法生产乙酸乙酯的技术经济指标予以对比分析。

技术经济指标对比

对于同为80 kt/a级的工业乙酸乙酯生产装置，分析其各项经济技术指标，对比如表2。

表2 乙酸乙酯各工艺路线技术经济指标对照

工 艺 路 线
乙醛缩合法
乙烯加肢察悄成法
酯化法

原料单耗
/t·t-1

乙烯
历渣-
0.355
-

乙醛
1.02
-
-

乙酸
-
0.718
0.692

乙醇
-
-
0.533

其他
0.005
0.01
0.005

公用工程单耗

电/KW·h·t-1
26.014
176.367
15.432

冷却水/ t·t-1
150.198
166.887
66.755

纯水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

冷冻/MJ·t-1
1161.0
0
0

综合能耗
/ MJ·t-1
6 892
15 616
14 652

由表2可看出，在三种方法中，乙醛法生产乙酸乙酯的蒸汽消耗明显低于另两种方法，综合总能源消耗乙醛法要远低于乙烯法和乙酯法。

由于乙醛法生产乙酸乙酯在国外，特别是日本，已处于成熟阶段，而我国在20世纪90年代中间试验的基础上刚实现万吨级工业化，所以技术指标和国外先进水平还有差距。

4 投资和成本对比

4．1 投资对比

对于同为国际上80 kt/a的工业乙酸乙酯生产装置，在同样投资环境下，分析其工程投资情况，对比如表3。

表3 不同工艺制备乙酸乙酯总投资对比 万美元

工艺路线
乙醛缩合法
乙烯加成法
酯化法

总投资
2 830
5 250
3 780

生产设施
1 420
3 000
1 910

辅助设施
850
1 200
1 110

其他工程
570
1 050
760

在同规模的乙酸乙酯三种生产方法中，乙醛法的投资最低，而乙烯法的投资相对最高。乙醛法的总投资额为酯化法的75%，仅为乙烯法的54%。

4．2 成本对比

不同工艺制备乙酸乙酯单位成本对比计算见表4。

表4 不同工艺制备乙酸乙酯单位成本对比

项目
单价

/元·t-1
乙醛缩合法
乙烯加成法
酯化法

单耗/t·t-1
单位成本

/元·t-1
单耗/t·t-1
单位成本

/元·t-1
单耗/t·t-1
单位成本

/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

电
0.60
26.01
15.61
176.37
105.82
15.43
9.26

冷冻盐水
1.00
28
28.00
0
0
0
0

冷却水
0.40
150.2
60.08
166.89
66.76
75
30.00

可变成本合计
4 549.13
5 204.57
5 851.68

直接成本合计
132.80
265.60
174.30

分配成本合计
116.20
224.10
149.40

注：①单价不含税；

②公用工程价格参考上海地区平均价格计入；

③原料中乙醇、乙酸和乙醛价格用1999-2001年9月国内市场平均价；

④原料中的乙烯价格用1999-2001年9月平均进口到岸价加手续费计入；

⑤电一栏中：单价的单位为“kW·h·t-1”，单位成本的单位为“元·(kW·h)-1”。

由上表看出，无论是原料成本、公用工程成本和总成本乙醛法生产乙酸乙酯都最低，而酯化法最高；乙烯法总投资最大，且其他费用也偏高，其折旧和固定成本最高。三种方法对比，乙醛法的单位成本为酯化法的78%，为乙烯法的82％。

5 经济效益估算

由于三种生产乙酸乙酯方法的生产成本、生产装置投资有明显不同，所以其生产装置投资的经济效益也有明显差异，在当前国内原料价格体系下，乙醛法生产无疑具有明显优势，见表5。

表5 不同工艺制备乙酸乙酯经济效益对比 元/t

项目
乙醛缩合法
乙烯加成法
酯化法
备注

单位生产成本
5 047.13
6 167.37
6 499.08

单位销售费用
25.24
61.67
64.99

单位总成本
5 072.37
6 229.04
6 564.07
不含税

其中单位折旧
249.00
473.10
323.70

单位销售价格
5 669.23
5 669.23
5 669.23
不含税

单位销售利润
596.86
-559.81
-894.84

单位所得税
196.96
税率33%

单位税后利润
399.90

年总利润/万元
3 199.19

总投资/万元
12 000.00

投资利润率，%
26.66

静态投资回收期/a
3.48

注：①装置生产能力80 kt/a，年产量按100%负荷计算。

②乙酸乙酯的销售价格按1997-2001年10月国内市场挂牌平均价。

③由于乙烯法和乙酸酯化法均按市场价计算原料成本，故计算为亏损，实际生产中一般采用初始原料，成本相应降低。而乙醛法如用初始原料乙烯计算成本，则其成本更低利润更高。

I. 实验室制乙酸乙酯的装置

楼主你好，我是学化工工艺的以前在实验室做过这个实验。

乙酸乙酯的制取：先加乙醇，再加专浓硫酸（加入碎瓷片属以防暴沸），最后加乙酸，然后加热（可以控制实验）。浓硫酸是催化剂，吸水剂。该反应是可逆反应，为了提高酯的产量，必须尽量使反应向有利于生成酯的方向进行。一般是使反应物酸和醇中的一种过量。在工业生产中，究竟使哪种过量为好，一般视原料是否易得、价格是否便宜以及是否容易回收等具体情况而定。在实验室里一般采用乙醇过量的办法。乙醇的质量分数要高，如能用无水乙醇代替质量分数为95%的乙醇效果会更好。催化作用使用的浓硫酸量很少，一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用，但为了能除去反应中生成的水，应使浓硫酸的用量再稍多一些。还有就是乙酸乙酯时反应温度不宜过高，要保持在60℃～70℃左右，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸或乙烯等杂质。液体加热至沸腾后，应改用小火加热。事先可在试管中加入几片碎瓷片，以防止液体暴沸。3