简易合成固体乙醇的条件优化

第27卷第6期化工时刊Vo.27,No.62013年6月Chemical Industry TimesJun.6.2013doi:10.3969/jisn.1002-154X2013.06.003简易合成固体乙醇的条件优化张珍明邱莉萍′李树安朱慧坤蒋楠黄龙玉(淮海工学院江苏省海洋资源开发研究院,江苏连云港222005;*江苏省新海高级中学,江苏连云港222005)摘要由醋酸与碳酸钙配成饱和醋酸钙溶液再向95%乙醇中加入饱和醋酸钙合成固体乙醇;用L(3)正交实验确定了合成固体乙醇的最佳原料配比;并通过观察固体乙醇外观测定熔点和计算其燃烧后的残渣量及燃烧值衡量不同原料配比下合成的固体乙醇的性能指标。关键词简易合成固体乙醇条件优化正交实验Optimization of Simple and Easy Method for Synthsis Solid AlcoholZhang Zhenming Qiu Liping Li Shuan Zhu Huikun Jiang Nan Huang Longyu( Jiangsu Development Research Insititute of Marine Resources, Huaihai Institute of TechnologyJiangsu Lianyungang 222005;* Jiangsu Xinhai Senior Middle School, Jiangsu Lianyungang 222005)proportions are obtained by orthogonal experimental design, and the performances of solid alcohol , pomum materialAbstract Solid alcohol was prepared by reaction alcohol and saturated alcium acetate. Theappearance, melting point, weight of residue, enthalpy value of burningKeywords simple and easy synthsis solid alcohol optimization conditions orthogonal experiment固体乙醇比液体乙醇燃烧效率低,燃烧后有少许溶液趁热混合均匀,冷却后得产品。钱晓春将硬残渣,但便于运输、携带、使用和贮存,安全可靠不容脂酸、氢氧化钠和硝酸铜加入乙醇中,在水浴上加热易泄露发生火灾,燃烧时火焰温度均匀和热值偏差搅拌O.5min使混合液均匀透明,冷却后得产品。本小,受到宾馆、家庭、火锅店等饮食服务行业的亲睐,研究在室温下,将饱和醋酸钙加入到95%乙醇中,搅也是旅游、地质、部队等野外作业加热食品和取暖等拌,静置凝结成较坚硬的固体乙醇。的良好热源。有关固体乙醇的合成方法文献报道很多,但主要11实验采用液体乙醇与固化剂作原料制备固体乙醇常用的1.1试剂和仪器固化剂有高级脂肪酸、醋酸钙、乙基羧基乙基纤维素、试剂:冰醋酸(分析纯,上海紫一试剂厂);碳酸钙硝化纤维等。崔广华等先将硬脂酸在加热下溶于95%乙醇分析纯天津市大茂化学试剂厂,蒸馏水。乙醇,恒温水浴中加热使硬脂酸溶解搅拌,微沸下滴仪器:SGWX-4熔点测定仪;电动搅拌器,真空加事先加热溶解氢氧化钠和硅酸钠的乙醇溶液,30泵,旋转蒸发仪冰水浴min滴毕,再搅拌20min,无色透明液凝固得产品。1.2饱和醋酸钙水溶液的制备张忠诚等2将硬脂酸的乙醇溶液和氢氧化钠的乙醇在盛有30g的冰醋酸的100mL烧杯中加入30收稿日期:2013-04-15基金项目:国家海洋公益性行业科饼填(201305007),江苏省高校科研成果产业化推进项日(JHB2011-60);江苏省六大人才高峰资助项(2009年)。作者简介:张珍明(1964-),女,教授,主要从事精细有机合成、清洁生产及绿色化学的研究。E-mal:zhenmingzhang163.com7化工叶刊2013.Vo.27,No.6科技进展《 Advances in Science& TechnologymL水,搅拌后转移到100mL的容量瓶中以配制成比下制备的固体乙醇进行对照实验,以验证最佳条件30%(质量分数)100g的醋酸水溶液;搅拌下,将一与其他条件下透明度、硬度、燃烧时间残渣率、凝固定量的30%(质量分数)醋酸用恒压漏斗滴加到放有时间及凝固温度及燃烧热等性能指标的差别。10g碳酸钙的烧杯中,有气泡产生,滴毕,用旋转蒸发称取固定质量(W1)的固体乙醇加热盛有160mL仪在70℃下,减压蒸出一定量的水析出少量白色不水的250mL烧杯加热前水温为T,固体乙醇燃烧完溶物时停止旋蒸,冷却,倒入试剂瓶中备用。水温为T2,固体乙醇燃完剩余残渣质量(W2),计算固1.3固体乙醇的制作体乙醇燃烧的残渣率、燃烧热等指标,计算公式如下:在模具中加入40mL%5%乙醇,边搅拌边缓慢滴燃烧热(△H)=C水m水△T/W加一定量的饱和醋酸钙溶液温度自行升高滴毕,继残渣率(%)=(W2W1)×100%续搅拌,由胶状液变稠倒入模具,冷却后凝结为无色水的比热容(C水)=4.2×10订·g1·K1固体,用模具盖压实,从模具中倒出,观察透明度、硬2.2.2正交实验的设计度,计算热值等。本研究先由将一定量的30%(质量分数)醋酸与2l结果与讨论10g碳酸钙配制成醋酸钙水溶液,然后,70℃时用旋转蒸发仪减压蒸出一定量的水得到饱和醋酸钙,最2.1实验原理后,在40mL95%乙醇中滴加入一定量的饱和醋酸钙醋酸钙易溶于水而难溶于乙醇当饱和醋酸钙水溶液得到固体乙醇,为摸索制作固体乙醇的最佳反应溶液与乙醇混合时,乙醇与饱和醋酸钙溶液的水形成条件,经多次初步实验确定影响固体乙醇的主要因氢键而结合使饱和醋酸钙失水生成具有立体网状结素为配制醋酸钙溶液的30%(质量分数)醋酸用量构的多孔物质,其孔隙中充满乙醇和水,从而形成固(A)制备醋酸钙饱和溶液蒸出水的量(B)和向乙醇体凝胶(固体乙醇)。饱和醋酸钙溶液可用醋酸溶液中滴加饱和醋酸钙的量(C),制作固体乙醇的因素水和碳酸钙制取,反应方程式为:平如表1所示。合成固体乙醇的L(3)的直观分析CaCO,+2HAC-+Ca(aC)2+CO,+H2O如表2,以考察30%(质量分数)醋酸用量、制备醋酸22制作固体乙醇的实验条件优化钙饱和溶液蒸出水的量和向乙醇中滴加饱和醋酸钙2.2.1衡量固体乙醇优劣的性能指标的量对固体乙醇制备的影响。固体乙醇的性能通常用透明度、硬度、燃烧时间、表1合成固体乙醇的因素水平表残渣率、凝固时间及凝固温度及燃烧热等指标衡Tabe.1 Factor level table for synthsis of solid alcohol量6,固体乙醇的熔点是影响其质量优劣的关键,因素熔点高固体乙醇性能指标优)。本实验通过正交实水30%醋酸用量/g蒸出水量/g醋酸钙量验确定影响固体乙醇熔点的最佳原料配比,即30%B115C1740B220C2醋酸溶液最佳用量用30%醋酸溶液与碳酸钙制备饱和醋酸钙时最佳蒸馏出水量、然后,用最佳原料配表2合成固体乙醇的L(34)的直观分析表Table 2 Direct analysis of La(3 )for synthsis of solid alcohol列号水平组合醋酸用量/BB蒸出水量/gC醋酸钙量/gD平均熔点“(℃)试验号A, B, C,D,1(36)l(15)1(7)x1(66.1)A, B2C2D21(36)2(20)2(8)(63.8)A,B,CD,1(36)3(25)3(9x(56.4)A2 B,CD,2(40)1(15)2(8)x4(65.3)A2, B,,D2(2(20)x5(66.6)A, B,C, D,2(40)3(25)1(7)x6(612.8)ABCD23(44)1(15)3(9x(65.9)张珍明等简易合成固体乙醇的条件优化2013Vo27,No.6化工时刊续表列号水平组合A醋酸用量/gB蒸出水量/gC醋酸钙量/gD平均熔点“(℃)试验号A, B,C,D,3(442(20)1(7)Ag, B, D,3(44)3(25)2(8)xq(59.4)K197.6K 2199.1188.5K3194.0178.61889190.4K13338927.339045.836902.439640.835532.3K3337636.031898.035683.236252.2极差(R1)3.0固体乙醇平均熔点=(初熔温度+全熔温度)/222.3正交实验数据的直观分析醋酸用量为显著影响因素,此分析结论与极差分析结本实验合成固体乙醇的熔点越大,性能越好应果完全一致:为最佳反应条件。选取各因素最大K取熔点最高对应的水平。由表2各因素最大K值所值所对应的水平作为最优水平,所以,本实验中B2对应的水平可见:A因素的A2水平最优,B因素B2C1和A2为最优水平,因此,制备固体乙醇的最佳原水平最优C因素C1水平最优;由表2中极差分析可料配比为:30%(质量分数)醋酸的40g(0.2mol)与知:本实验影响因素主次为B→C→A(制备醋酸钙饱10g(0.1mol)碳酸钙配制的醋酸钙溶液中,蒸出水和溶液蒸出水的量对熔点高低影响最大,其次是向乙20g(1.11mol)水得饱和溶液,向40mL95%乙醇中醇中滴加饱和醋酸钙的量,配制醋酸钙溶液的30%滴加7g饱和醋酸钙以制备固体乙醇。(质量分数)醋酸用量对熔点影响最小),从直观分析22.5验证实验表推断出B2C3A2为最佳反应条件。用最佳原料配比(A2B2C1)和其他水平组合224正交实验数据的方差分析(A1B1C1,A3B3C3)进行实验,以考察最优水平组合和通过计算得到制作固体乙醇的I(3)的方差分其他水平组合条件下制作的固体乙醇的性能指标,如析表如表3所示。表4表3合成固体乙醇的L(34)的方差分析表表4合成固体乙醇的验证实验Table. 3 Variance analysis of Lg(3)Table 4 Confirmatory experiment forfor synthsis of solid alcoholsynthsis of solid alcohol方差来源平方和自由度(均方F临界值水平平均熔点残渣率燃烧热01(2,2)组合状态透明度硬度℃/(%)/k/g酯酸用量ASA=14.527.217.5A2B2C1固体高大69.54.12.656蒸出水量BS2=85.9243.0103F0(2,2)A1B1C1固体不高较大6624.82.4577=19.0AB,C有未凝较低较小5835.42.013酯酸钙量CSc=17.628821.3a1(2,2)从表4可验证,最佳原料配比下得到的固体乙醇误差eS=0.8在状态、透明度、硬度、平均熔点、残渣率和燃烧热等性能指标均优于其他水平组合下制备的固体乙醇。总和TSr=118.883结论由表3中的显著性检验可见制备醋酸钙饱和溶本实验由冰醋酸与水配制成30%(质量分数)的液蒸出水的量为非常显著影响因素,向乙醇中滴加饱和醋酸钙的量及配制醋酸钙溶液的30%(质量分数)醋酸水溶液,然后,由30%(质量分数)的醋酸与碳酸钙配制成醋酸钙溶液,蒸出过量的水(下转第20页)化工时刊2013.vol27,No.6工艺试验《 Technology& Experiment1)焦烧时间适中,胶料的操作安全性较好;工出版社,2010,2.艺正硫化时间短,硫化速度快,实际生产中可节省能[2]蔡树铭氟橡胶的性能和加工要点].化工新型材料,源,提高生产效率。1998,26(12):14-16.(2)二段硫化工艺能减少制品在使用过程中产31张玉龙,齐费亮橡胶制品配方[M,北京:中国幼织出生的气体,增加交联密度,降低制品的收缩率,改善制版社,2009,08品的力学性能,耐老化和压缩永久变形性能。[4]翁国文配合与塑混炼操作技术[M]徐州:中国矿业大学出版社,2008,083)通过80%E85和20%FAMB混合介质试验,[5]菊国文,聂恒凯橡胶物理机械性能测试[M]化学工业胶料的硬度、拉伸强度定伸应力降幅小,说明氟橡胶出版社,2009,05密封性能好,有助于中冷器冷却作用的充分发挥,确[6]孙玉珍氟橡胶二段硫化挥发物分析[沈阳化工学保了发动机进气温度的有效降低。院学报.1994,8(2):95-97[7]吴玉彪橡胶模型制品胶坯精密预成型机[.橡塑技参考文献术与装备,2002,28(12):36~37[1]郑劲,张子成.汽车发动机机构与维修[M].化学工业(上接第9页)得到饱和醋酸钙,最后,向95%乙醇中加入饱和醋酸大学学报,2000,30(3):263~268钙得到固体乙醇,小结如下[3]钱晓春.固体乙醇的研制[J化学世界,1991,(6):251)配制醋酸钙溶液:30%(质量分数)醋酸与碳酸钙质量比为m%2m碳酸钙=4:1;[4]袁军,曾鹰向建敏等.均匀设计法优化固体乙醇的制(2)配制醋酸钙饱和溶液:醋酸钙溶液与蒸出的备工艺[冂].计算机与应用化学,2006,23(4):359水的质量比m驶溶液m出的水=5:2;(3)制备固体乙醇:95%乙醇与饱和醋酸钙溶液5]贾佳,张姗姗张钟宪固体乙醇的制备研究—制备过程中影响因素的分析[J].首都师范大学学报(自然科的质量比my%乙醇·m饱和酸钙=57:1。学版),2006,27(1):52-54.参考文献[6]贾长英,唐丽华,张晓娟等.固体乙醇的制备工艺与性能研究[J].沈阳工业大学学报,2007,29(5):596[1]崔广华,董桂英固体乙醇合成新工艺[J].河北理工学院学报,2000,(22)4:86-89[7]翟广玉,赵云龙,樊卫华.高熔点固体乙醇的制备[][2]张忠诚崔健.固体乙醇制备工艺的研究[].山东工业实验室研究与探索,2011,30(8):25~2化工信息丙烷脱氢成为投资新热点013年4月底,齐翔腾达宣布将募集资金建设10万va丙烷脱氢项目;福建美德石化公司也于不久前宜布将建设年产丙烯66万t的丙烷脱氢项目,预计2015年投产。据卓创资讯统计,目前国内计划建设的丙烷脱氢项目总产能达到920万t,而计划在2013年投产的产能就有105万t。近几年来,国内丙烷脱氢项目发展如火如茶,就连美国也宣布要新建年总产能为270万t的7套丙烷脱氢装置。丙烷脱氢项目已经迅速成为投资追捧的新热点。