【doc】 铸造用有机酯固化剂合成工艺条件及装置选择.doc

铸造用有机酯固化剂合成工艺条件及装置选择铸造技术F0UNDRYTECHN0I0GYVo1.26NO.8Aug.2005铸造用有机酯固化剂合成工艺条件及装置选择黄仁和,胡婷婷(山东科技大学济南校区,山东济南250031)摘要:分析了铸造用有机酯固化剂醋酸甘油酯和乙二醇醋酸酯合成工艺原理及装置,同时对有机酯合成工艺条件中脱水荆和催化剂的选择的理论依据进行了分析,得出铸造用有机酯固化剂的最佳合成工艺装置和脱水剂,催化荆.关键词:有机酯固化剂;脱水剂;催化剂;铸造;合成中图分类号:FG221.2文献标识码:A文章编号:i0008365I2005)08068603ChoiceoftheConditionandDevicetoProduceOrganicesterforFoundryFirmingAgentHUANGRenhe.HUTing-ting(ShandongUniversityoIScience&Technology.Jinan250031.China)Abstract:Theoperationprincipleanddevicetoproduceacetinandhydroxyethylacetateforfoundryfirmingagentwereanalyzedinthepaper,andthechoiceofesterificationcatalystanddehydratedagentintheesterifyingprocessalsowereanalyzedtheoretically,Andfinally,thebetterproducingoperationdevice,catalystanddehydratedagentwereobtained.Keywords:Organicesterfirmingagent;Dehydratedagent;Catalyst;Foundry;Synthesis醋酸甘油酯和乙二醇醋酸酯是自硬化碱性酚醛树脂和改性水玻璃砂的固化剂,其中前者主要用于自硬化碱性酚醛树脂砂,后者主要是用于自硬化改性水玻璃砂,但前者也可用于自硬化改性水玻璃砂.该两类自硬砂在提高产品质量,降低生产成本,减轻劳动强度,改善作业环境等方面具有显着优势,是铸造车间技术改造的主导方向之一.有机酯自硬碱性酚醛树脂所用的固化剂是三醋酸甘油酯和二醋酸甘油酯的混合物,而在确机酯自硬化改性水玻璃固化剂主要是乙二醇一醋酸酯和乙二醇二醋酸酯的混合物.本文分析这两种类型有机酯固化剂的生产工艺原理及装置,从理论上分析和讨论生产工艺中脱水剂和催化剂种类及优缺点,以利于有机酯固化剂工艺装置及条件的选择与确定.1有机酯固化剂合成工艺原理及装置图1.1合成工艺原理目前铸造用醋酸甘油酯和乙二醇醋酸酯化合成方法主要是甘油(或乙二醇)与醋酸酯化法.其原理为多元醇与醋酸在催化剂存在下,进行酯化脱水,生成醋酸甘油酯或乙二醇醋酸酯,其反应方程式为:(以醋酸甘油酯为例)收稿日期:20041018:修订日期:200i062作者简介:黄仁和(1965一),河南光山县人,副教授,博士.从事化工工艺专业的教学与科研.Email:renheh126.cornCH2一OHCH2一OOCCH3lIH0H+3CH.COOHC.HOOCCH.+3H2OCH0H+33+2IICH2OHCH2OOCCH.该反应是一可逆平衡反应,酯化时使用过量的醋酸和催化剂,并使用脱水剂使生成的水不断离开反应系统,可使酯化反应向生成醋酸酯的方向移动.1.2工艺装置图目前酯化反应装置一般可分为精馏塔式和无塔式两种.(1)精馏塔式1该工艺装置流程图如图1.此装置的优点为:原料醋酸的利用率较高;反应酯化率较高;废水中醋酸少,较易处理.但缺点是:蒸馏塔材质为耐酸材卜酯化反应釜2一电机,减速机3一精馏塔;4一冷凝器5一分水器6一回收罐7一液位计图1精馏塔式有机酯生产装置图Fig.1Assemblydiagramoforganic-esterwithrectifytower铸造技术8/2005黄仁和等:铸造用有机酯固化剂合成工艺条件及装置选择质,设备投资较大;反应温度较高,一般采用导热油加热,能耗较大;副反应多,产品颜色深.(2)无塔式该工艺装置流程图如图2.此装置的优点为:装置较为简单,投资少;反应温度较低.能耗较低;如催化剂选择适当,副反应较少,产品色泽较浅.但缺点是:因醋酸被脱水剂部分带走,醋酸的利用率较低,因此加人量要高出理论量一定值,一般比理论摩尔比多出0.51.抽真空1一酯化反应釜2一电机,减速机3一冷凝器4一分水器5一回收罐6一液位计图2无塔式有机酯生产装置图Fig.2Assemblydiagramoforganil-esterwithoutrectifytower2脱水剂,催化剂的选择原理及确定2.1脱水荆的选择对于特定的反应体系,所选脱水剂应满足:脱水剂应为惰性;在一定温度下能与水形成低沸点的恒沸物;常温下几乎与水不互溶;沸点与酯化反应温度相匹配;沸点应低于反应物及所生成的酯.并应有较大温度差.常用的脱水剂有:苯,甲苯,环己烷,乙酸乙酯,四氯化碳,醋酸异丙酯等.多种脱水剂的物理性质如表1l=I.从表中.可看出:苯,环已烷,甲苯,CCI,乙酸乙酯,醋酸丙酯均可作为脱水剂,其中苯,环已烷,四氯化碳和甲苯在水中或水在它们中的溶解度均较低,脱水效果较好,但甲苯的沸点较高,在无塔式酯化装置中,醋酸损失和副反应较多,因此以苯,环已烷,CCI作脱水剂的脱水效果为最佳;从原料利用率和脱水剂带水效率来看,应该是脱水剂与醋酸形成的恒沸物的组成中醋酸占的比例愈低,醋酸损失愈少,利用率愈高;如从脱水剂与水形成恒沸物组成来看,恒沸物中水所占的比例愈大,脱水剂的脱水效率愈高,甲苯的脱水效率最佳,但带走的醋酸较多,因此总体来看,苯作为脱水剂其脱水效果最好,尤其对于无塔式酯化反应装置来说,因反应温度低,醋酸损失少,副反应少,产品色泽浅,而对于精馏塔式反应装置,甲苯也不失为一种较好脱水剂,因它脱水效率高,添加量少,反应温度高,反应速度快,它与水和与醋酸形成的恒沸物沸点相差大,不易被脱水剂带走.表1脱水剂的物理性质Tab.1Physicalpropertyofdehydratedagent注:(1)浴解度数据指20时的值.2.2催化剂种类及选择可用于有机酯固化剂生产的催化剂有:磺酸类(氨基磺酸,对甲苯磺酸,强酸性阳离子交换树脂),路易斯酸或无机盐类(三氯化铁等)¨l川,固体超强酸,杂多酸等,但目前工业生产所使用的主要催化剂是路易斯酸或无机盐和磺酸类催化剂.2.2.1路易斯酸或无机盐该类催化剂有无水固体氯化物:如氯化铁,氯化亚锡,氯化铜,氯化锌等,文献中还介绍用硫酸盐作为催化剂,但其催化效果不如氯化物,在氯化物中以无水氯化铜和无水三氯化铁效果为最好.该类催化剂的毒性低,易得到,腐蚀及污染小,后处理容易,酯的收率和质量较高,但该类催化剂影响产品的色泽.2.2.2磺酸类磺酸类催化剂有浓硫酸,氨基磺酸,对甲苯磺酸,萘磺酸,苯磺酸,强酸阳离子交换树脂等.其催化活性顺序是;浓硫酸>对甲基苯磺酸>苯磺酸>2一萘磺酸>氨基磺酸>强酸阳离子交换树脂,用对甲基苯磺酸作催化剂,产品颜色浅,纯度高,但催化剂不易循环使用,而使用强酸性离子交换树脂具有:选择性好,产物收率高;无腐蚀性,不存在废酸液处理;产物与催化剂易分离,便于实现连续化生产;交换树脂催化剂失去活性可再生.2.2.3催化剂的确定?688?FOUNDRYTECHNOIOGYVo1.26NO.8Aug.2005尽管催化剂种类较多,各有各的优缺点,但目前实际应用于工业化生产的催化剂主要是磺酸类催化剂,以强酸阳离子交换树脂为最佳,其次为对甲苯磺酸和氨基磺酸.3结论(1)铸造用有机酯固化剂合成工艺装置有精馏塔式和无塔式两种,其中精馏塔式原料利用高,但设备投资大,而无塔式设备投资小,但醋酸消耗大.(2)从脱水效率和醋酸损失量来看,在精馏塔式装置中脱水剂以甲苯为最佳,无塔式工艺中以苯为最佳.(3)有机酯合成的催化剂较为常用且性能较好应是强酸阳离子交换树脂,其次是对甲基苯磺酸和氨基磺酸.参考文献赵建辉,刘建灵.三醋酸甘油酯新工艺小试报告J-I.陕酉粮油科技199419(3):2o一26.化学工业部科学技术情报研究所编.化工产品手册(有机化工原料)M.北京:化工出版社,1982.瓦茨拉夫.谢迪维奇扬.夫列克捷.有机溶剂分析手册M.化学工业出版社1984.俞善信,曾盈,王水泉.氯化铁催化合成二乙酸乙二醇酯J.云南化工,1999,4:6-8.宁守俭.无机盐催化合成三醋酸甘油酯J.辽宁化工1996,4:52-53.艾仕云.复合固体超强酸SO/ZrOzAIzO.催化合成三醋酸甘油酯的研究J.化学世界1997,12:633635.卓润生,田来进.用钨磷杂多酸作催化剂合成己酸乙酯的研究J.化学研究与应用1994,6(4):103105.L.L.L.L.王.L.L省冀朔市华北铸钉铸造工本单位为一般纳税人,增值发票税率17一握华北手永远是朋友冀州市华北铸钉铸造工具总厂是生产铸钉(泥芯撑),羊毛掸笔,硬扫笔,圆水笔的专业厂家.建厂30多年来,技术设备先进,产品销往全国各地,深受用户欢迎.本厂始终承诺:诚信至上.守信誉.质高价低.实行三包.交货及时,代办发运,可供图订做.欢迎国内外来人来电选购.常用铸造工具规格(材质为不锈钢或弹簧钢)/ram名称型号规格名称型号规格名称型号规格名称型号规格刮刀2#160×45秋叶1#180×30三角光子2#50×30东北压勺1#270×50尖刮刀3#140×35单头钢批2#240×22蛋圆光子1#75×50图型勺2#200×30提勾2#350×15单头钢批3#210×20压勺1#270×50长把压勺1#220×35提勾4#300×10法兰勾1#270×14压勺2#240×45柳叶勺1#240×40钢批勾1#28O×16榔头铲1#240×24单齐压勺2#240×45单开提勾2#320×12掸笔,硬扫笔:20120mm10个品种;圆水笔:1217mm3个品种.铸钉(芯撑)有圆,方,长方形,单,双,多柱,异形铸钉等各种铸铁,铸钢用铸钉.j图中从左至右依次为1.刮刀,2.尖刮刀,3.:I压勺,4.单齐压勺,5.提勾,6.单头钢批,7.秋叶,j8.单开提勾,9.法兰勾,10.钢批勾,11.掸笔,扫:I笔,12.圆水笔,13.铸钉:一j银行汇款:冀州市华北铸钉铸造工具总厂j开户行:市中行帐号:14310908091001:I厂址:河北省冀州市城南白庄工业区(053200):l电话/传真:03188682135il;髯j联系人:白其水13582484193i白英韩13831863803i网址:www?HBZHZ.cOm:IEmail:HBBYHHBZHZ.com111111111111111竹11中1中1中1中竹11中1中1中1中1中杭州市中亚铸材有限公司13932860882贵阳市忠信铸材公司13831888322长沙市铸材办事处13831823340西宁市铸材办事处13931810511上海市办事处南宁市办事处成都市办事处叶tt卞t卞t卞t卞卞13932894585077卜89946860288663O64trtrtrtrtrtr竹I二lI!l333I3333中1呻.1呻.J叶.#._#._