南华大学化学工程与工艺991班 武亚新
指导老师 肖志海（工程师）
摘要： 为了提高产率，加强环保，我们改进了以浓硫酸做催化剂的丙烯酸正丁酯合成反应的传统工艺。通过讨论不同催化剂、酸醇摩尔比、反应时间、反应温度、催化剂用量对此反应的影响，确定了催化剂种类和最佳工艺条件。催化剂种类为：FeCl3•6H2O；最佳工艺条件为：酸醇摩尔比1：，，反应温度125℃，％。
关键词： 丙烯酸正丁酯 合成 催化剂 工艺条件
【Abstract】：To increase the rate of production and strengthen the environmental protection, we improved the traditional technology of the reaction synthesizing the n-butyl acrylate which with H2SO4 acted its catalyst. The effects of reaction conditions such as: different catalysts, rate of acid to alcohol, time, temperature, different mass of catalyst were studied, then we found the best kind of catalyst and the optimum reaction condition. The kin
d of catalyst is ：FeCl3太平洋cs•6H2O,the optimum reaction condition :the rate of acid to alcohol is 1:,the reaction time , the reaction temperature 125℃, and the mass of catalyst was percents of the reaction material.
【Key words】：快乐集邮N-butyl acrylate synthesis catalyst reaction condition
前 言
丙烯酸酯及由其所制得的聚合物广泛应用于粘合剂、涂料、制革、造纸、纺织、橡胶、塑料等工业，对改革产品性能有重要作用。目前，国内丙烯酸酯的表观消费量大幅度增长。1996、1997、1998、％、％、％、％。％。日本和美国大量低价向中国出口丙烯酸酯导致：中国境内相似产品生产量和销售量每年平均增长幅度大大低于国内消费量每年平均增长幅度；相似产品的市场份额大幅度下降；相似产品的价格被迫大幅下降；相似产品的销售收入增长受到很大抑制；丙烯酸酯产业的税前利润急剧下降，甚至出现了严重亏损。由于这些原因，在中国进行丙烯酸酯生产工艺的技术改造提高产率降低成本是降低中国在丙烯酸酯工业损失的主要解决办法。 小青龙汤证
丙烯酸正丁酯是一种重要的高分子单体，广泛应用于纤维、橡胶、塑料、涂料、粘合剂等工业。传统工业中多采用浓硫酸为催化剂生产丙烯酸正丁酯。此工艺过程虽然能得到较高的收率，但采用浓硫酸为催化剂存在副反应多、聚合现象严重、产物不易提纯、产率低等缺点。浓硫酸还严重腐蚀设备，造成设备定期更新，影响生产的稳定性，并且使用浓硫酸的操作稍有不慎，就有可能烧伤工作人员，造成事故。近年来，见到许多采用杂多酸(盐)、固体超强酸等作为催化剂合成丙烯酸正丁酯的报道，它们虽然克服了腐蚀设备、污染环境的缺点，但回收率较低，进行工业化还有一定困难。
本课题就是通过应用不同催化剂对合成丙烯酸正丁酯的反应影响进行研究，从而在经济和环保的前提下确定出了最佳催化剂的类型。然后根据已定的催化剂，再对不同反应条件（如温度、时间、反应物配比等）进行研究，确定出了最佳反应条件。
1﹑概述
丙烯酸正丁酯（CH遥远的拥抱2=CHCOOC4三氧化钼H9）是一种具有刺激性气味的无有毒液体，易燃，，沸点146℃，，易发生自聚或共聚，是一种重要的有机合成中间体，在工业上有着广泛的应用。
以丙烯酸正丁酯所制得的高聚合物具有优良的耐候、耐热和耐水等独特的性能，在各种化学品的改良方面具有巨大的潜力，可应用于涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸、印刷等行业。丙烯酸正丁酯属软单体，可以和各种硬单体（如甲基丙烯酸甲酯，丙乙烯等）及官能性单体（如丙烯酰胺及其衍生物进行共聚，交联，接枝等）制成200~700多种丙烯酸类树脂产品。主要是乳浊液型、溶剂型及水溶型产品，广泛用于涂料、胶粘剂、腈纶纤维改性、塑料改性、纤维及织物加工，皮革加工及丙烯类橡胶等方面。另外，由丙烯酸正丁酯制得的共聚物可做皮革的防裂剂或涂料基液。丙烯酸正丁酯能与5％的氯乙基乙烯基醚共聚，制成可耐176℃高温和耐油的硬单体，用作汽车动力系统的密封件，其性能可与橡胶相媲美。用丙烯酸正丁酯加工的特种纸张可以改进印刷性能，大大提高纸张质量。在各种聚合物体系中，它们普遍用作调节柔韧性的内增塑共聚单体。以丙烯酸正丁酯为主要单体的乳液共聚物，最主要的用途是涂料工业，如建筑内外壁乳胶液、木材浸渍和涂布清漆，此类产品在美、欧、日等国家的产量相当于涂料总产量的30~50％。由于低有机溶剂挥发量（VOC）的环保要求，当前向金属防锈低漆和维护面漆的方向发展。
目前国内丙烯酸正丁酯合成工业主要以浓硫酸为催化剂，不仅副反应多、产率低，而且还给环保工作造成了严重的危害。上述原因导致国产丙烯酸正丁酯市场竞争力薄弱，主要依
靠进口美国和日本的丙烯酸正丁酯来满足内需。改变这种现状的有效途径是开发新型催化剂，提高产率，提高效益，以满足我国丙烯酸正丁酯消费量日益增长的需要。
2﹑丙烯酸正丁酯合成原理
、丙烯酸正丁酯合成反应热力学
羧酸与醇在液相中进行反应时几乎不吸收或放出热，亦即△H=0。水解或醇解也有类似情况。因此，平衡常数与温度无关。但当用酰氯以及用酸酐与醇反应的第一步，都是放热反应。
羧酸与醇在发生酯化及水解的平衡常数，可用下式表示：
Kc=〔RCOORˊ〕〔H2O〕/〔RCOOH〕〔RˊOH〕
平衡常数Kc与醇及酸的结构有关，而醇的结构影响尤为显著。其规律为：
含直链的饱和伯醇在液相中用醋酸酯化时，平衡常数Kc为4～，亦即在用等摩尔的醇与酸反应，平衡转化率为66~68％，增加碳链的长度会使平衡常数下降。液相酯化时平衡常数
均较低，可采用不同的方法来提高转化率，其中最简单的是从反应体系中把水或酯蒸馏出来。
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、丙烯酸正丁酯合成反应历程及动力学
酸催化酯化是双分子反应历程。首先质子加成到羧酸中的羧基的氧原子上，然后，醇分子对羰基原子发生亲核进攻，这一步是反应中速度最慢的阶段。所有的各步反应均处于平衡中。
－RˊOH
R—C—OH+H+ R—C R—C—O+—Rˊ OH OH H
＋H20
R—C—O—Rˊ R—C—O—Rˊ R—C—O—Rˊ+H O +
H H
上述反应可用下列动力学方程来描述：
r=k(H+)﹝(RCOOH)(RˊOH)- 1/K(RCOORˊ)(H2O)﹞
式中r为酯化速度，k为酯化速度常数，K为平衡常数。
在实际反应中，若从反应体系中移除挥发性的生成物水或酯，它们的浓度下降，则可使反应速度增加，若不使用催化剂，由于所属本身有离解氢质子的功能，也会有一定的催化作用。不同的实验数据表明，～2。
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