一．设计任务
1、基本数据
生产任务：年产200吨富马酸二甲酯
反应原料纯度：顺丁烯二酸 98% 甲醇 98% 硫酸 98%
生产要求：年工作日为300天，间歇生产
2、设计内容及要求
（一）内容
1、对富马酸二甲酯反应系统的物料衡算、热量衡算；
2、主体反应设备合成釜的选型计算以及辅助设备的选型计算；
3、绘制物料衡算的工艺流程图（一张）；
4、绘制带控制节点的的工艺流程图（一张）；
5、绘制车间平面布置图（一张）；
6、编制设计说明书（一份）。
（二）具体要求
1、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。
2、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。
二．产品简介
富马酸二甲酯为由甲醇与富马酸或顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酯化而成,简称富马酯(DMF) ,学名反丁烯二甲酯、别名延胡索酸二甲酯,结构式
( :CHCOOCH3) 2 ,分子式C6H8O4 ,是无色或白色鳞片晶体,熔点102～105 ℃,
常温会升华,无味,略具酯的香味,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯,可溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中,对光稳定,在紫外线及阳光下72 h 基本无变化,110 ℃热 1 h 不分解,对热、碱、盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差,对氧化剂、还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性,对金属无腐蚀性,其水溶液pH 值为 6. 7～7. 3 ,所以DMF 性质稳定。富马酸二甲酯(DMF)是目前国内外研究开发的一种新型防霉防腐剂,具有良好的抑菌杀菌作用,其应用pH 值范围较广(为3～8) ,可在酸性或中性条件下使用,能抑制30 多种霉菌。其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及
盐、脱氧醋酸等同类防腐剂。它具有很强的生物活性，因升华而具有熏蒸性，因而具有接触杀菌与熏蒸杀菌双重作用，其毒性低，该物质进入人体后很快变成人体代谢的正常成分“富马酸”，其应用重复性好。这是一种具有高效、低毒、广谱杀菌,且成本低、价格便宜的防腐防霉剂,发展前景广阔。
富马酸二甲酯是美国80年代开发出来的一种新型防霉剂，取名为“霉敌”。具有高效、低霉（LD）大白鼠服为2240mg/kg），对许多霉菌有特殊的抑制效果，并且具有抗真菌能力，广泛应用于食品、饮料、饲料、中药材、化妆品、鱼、肉、蔬菜、水果等防霉、防腐、防虫、保鲜、据报道，美国把富马酸二甲酯用于面包防霉实验，在同样条件下储存面包不发霉期，加丙酸钙的面包为16—30天，而加富马酸二甲酯面包为475天，其药效大大优于丙酸钙。其结果表明富马骏二甲酯对食品中常见的八种霉菌（如黄曲霉、黑曲霉、青霉、高链孢霉、白地霉、串珠镰刀菌等）有明显的抑制作用，用于饲料的防霉优于丙酸盐、山梨酸及苯甲酸二甲酯配成的挥发性溶液喷酒在衣柜，书柜中，也获得了很好的防霉效果，此外，富马酸二酯是一种很在发展前景的新型防霉剂，正在引起国内外食品行业的高度重视。因此开发生产富马酸二甲酯不仅具有现实意义而且还具有明显的经济效益和社会效益。
国外生产富马酸二甲酯的国家有美国、日本、德国等。美国的产量为4000T/Y，日本为8000T/Y，中国在80年代未研制出富马酸二甲酯，并于1990年在甘肃天水建成一套200T/Y的生产线，继后江苏、江西、山东、陕西省均有装置上马，但规模都不大，累计中国总产量约在800—1000T/Y。中国有数万家食品、饮料、饲料生产厂，有十多万家酱油厂和大面积的瓜果蔬菜生产基地，全国每年对防霉防腐保鲜剂的需求量在4万吨以上。作为新一代的防霉剂富马酸二甲酯应用领域广，市场容量大，前景十分光明。
三．生产工艺的选择
1.合成工艺的比较
1.1甲醇与富马酸催化合成
1.1.1 浓 H 2SO 4为催化剂 O O
H O OH
+2C H 3OH H SO O H 3CO O 3
以富马酸:甲醇为 1∶2(mol 比) ，浓 H 2SO 4 与富马酸质量比为 0.1∶1 ，加热升温回流 3h ,得结晶,于甲醇中重结晶 ,得白色晶片产品 ,熔点 102～104℃,产率 92. 5 % ,该产品如在水中重结晶 ,则为白色针状结晶。该法质量及收率都好。近来在上述配比等条件下 ,用微波连续辐射回流反应 ,在达同样质量及产品收率情况下 ,反应时间仅为原来的 1/ 8～1/ 10 ,这是由于原料的酸及醇均为极性分子 ,且存在同种分子及异种分子间的氢键导致分子间缔合 ,从而降低了反应物活性。而微波可使氢键扭曲而削弱 ,所以降低分子缔合性 ,提高反应活性。微波还可提高浓H 2SO 4 活性 ,所以低功率已可大大提高反应速度 ,加速缩短完成反应的时间 ,在同样设备下 ,生产能力可提高数倍。本法废酸可加氨制成硫酸铵肥料 ,从而可减少处理废酸的开支及污染。该法具有酯产率高、工艺简单等优点 ,但使用H 2SO 4或 HCl 作催化剂具有严重的腐蚀性 ,易发生副反应 ,并污染环境等缺点。为克服H 2SO 4作催化剂的缺点 ,近年来国内外许多化学工作者都在探索更好的催化剂取代H 2SO 4。
1.1.2 氯化亚锡催化合成富马酸二甲酯
富马酸5.8g ，20.4mL 甲醇及3%（以富马酸摩尔数为基准）的氯化亚锡，升温至95℃，搅拌回流酯化4h 后，将混合物注入100mL 的蒸馏水中，用饱和的碳酸氢钠滴定至pH 值 为8，过滤得DMF 粗品，将粗品用甲醇重结晶后得无色片状的精品富马酸二甲酯，mp=102-103℃，产率为95%左右。该法操作简便，设备简单，产率较高，适于现在工业设备加工改进生产。催化剂氯化亚锡易于分离，降低工业成本。
1.1.3 硫酸锆作催化
剂
取甲醇:富马酸为8.6∶1(mol 比) ,硫酸锆∶富马酸为1：10 (质量比) ,热回流10h ,蒸去未反应甲醇, 稍冷,水洗,用10 % NaHCO3 中和到pH 值7 ,析出结晶,离心分离,水洗晶体,干燥得DMF。熔点102～104 ℃,收率91 %～92 %。该法催化剂Zr(SO4)2·nH2O 成本为2 万元/ t ,酯化过程可循环多次使用, 每吨DMF 所耗硫酸铝与浓H2SO4催化剂成本相近,而腐蚀性比浓
H2SO4少,所以反应设备投资可减少一半,且催化剂可过滤掉,没有H2SO4污染,并且操作条件也大为改善。其甲醇循环量仅为用BF3 乙醚液作催化剂的几分之一,所以甚受工厂欢迎。
1.1.4．BF3 (C2H5) O 作催化剂
用4A 分子筛脱水后甲醇与富马酸摩尔比为37 :1 ,在BF3 (C2H5) O 催化剂下热回流5h (充分搅拌) 、冷却结晶,离心分离、滤饼用甲醇洗涤,母液甲醇经无水处理后循环利用,得白色鳞片,熔点101～102 ℃, 纯度99 % , DMF 收率94 %。该法BF3 (C2H5) O 用量少,单耗成本低、产品纯度及收率甚好。反应时间短,生产设备利用率高,在搪瓷反应釜内反应已可,投资及卫生条件好,已在工业生产中采用。
1.1.5．结晶氯化铁催化合成富马酸二甲酯
结晶氯化铁(FeCl3·6H2 O) 是一种价廉易得的化合物,利用它催化合成富马酸二甲酯,腐蚀小,三废污染较轻,操作方便,有一定应用价值,其有利应用条件是:当催化剂0.8g(0.003 mol) ,富马酸 5.8 g (0.05 mol) ,甲醇20 ml (0.50 mol) ,即摩尔比为0.06∶1∶10 ,回流 4 h ,得白色结晶产品,收率达61.7 % 。
1.2马来酸酐异构酯化法
该法采用二步合成法,第一步由马来酸酐水解异构化生成富马酸,第二步由富马酸和甲醇酯化生成DMF。当马来酸酐溶解于甲醇后,大部分很快成马来酸一甲酸,加入转位剂后成富马酸一甲酯，继而被酯化成富马酸二甲酯。由于所用催化剂不同而工艺条件也各异。
1.2 1．以 HCl 为主催化剂 ,H3PO4 为助催化剂法
先把顺丁烯二酸酐与甲酸在HCl 催化下异构化,加热搅拌70～80 ℃回流,继而在H3PO4下90 ℃酯化,反应结束后冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得DMF。熔点102～104 ℃。反应物中顺丁烯二酸酐∶甲醇为1：10(mol 比) ,HCl 20ml ,H3PO4 35ml ,DMF纯度99 % ,收率94 %。该法产品纯度及收率较高,但催化剂具腐蚀性,在工业上有采用价值。
1.2.2．以 AlCl3为主催化剂 ,H3PO4为助催化剂法
以马来酸酐1mol ,甲醇4mol ,AlCl3 0. 05mol 的比例投料,于78～80 ℃回流搅拌,继而加H3PO40. 37mol 于90 ℃酯化,反应结束后冷却结晶,用饱和NaHCO3溶液中和、过滤、洗涤、干燥,用甲醇重结晶,得结晶DMF ,熔点104 ℃,收率82 %。AlCl3法比HCl 法腐蚀性小, H3PO4用量少,成本低,如要熔点101～102 ℃的DMF ,则收率为90 % ,适合工业化生产。此法具有原料易得、价格低廉、产品成本低的特点,适宜于工业化生产。与第一种方法相比,更重要的是富马酸的用途较广,来源有限,价格较高,而目前我国生产的马来酸酐则发展较快,出现过剩,下游产品开发不够,因此用马来酸酐制取DMF 也是经济效率较好的方法。
1.2.3．以混合催化剂为催化剂
马来酸酐与甲醇在混合催化剂的作用下,一步合成了富马酸二甲酯。确定了最佳工艺条件:三氯化铁0. 5 g ,浓硫酸 1.0ml ,浓磷酸 2.0ml ,硫脲 1.0 g ,溴化钠1.0g ,马来酸酐4 g 及甲醇,回流反应2 h ,产率达88 % ,产品纯度大于99 %。在带有回流装置的三口瓶中加入马来酸酐与甲醇,按比例分别加入几种催化剂,加
热回流反应一定时间, 待反应结束后,将反应物转移至蒸馏装置中,蒸出过量的甲醇,剩余物倒入烧杯中,在搅拌下,将 5 倍于剩余物的冰水加入烧杯中,外部用冰盐水冷却至 5 ℃左右,继续搅拌结晶,待结晶完全后抽滤分离出结晶,经洗涤、重结晶和真空干燥得到纯品DMF。该法具有操作简便、反应时间短的特点。
1.2.4.盐酸、磷酸催化合成富马酸二甲酯
以 1 mol (98 g) 顺丁烯二酸酐、10mol (320 g) 甲醇为原料,20 ml 盐酸为催化剂,32 ml 磷酸为助催化剂,回流反应 4 h ,得DMF 收率达94 % ,纯度达99 %[2,3],本法原料易得,设备简单,操作方便,产品收率高,纯度高,比起单纯盐酸催化法对设备的腐蚀性稍小,能适合于工业生产。
1.2.5.对甲苯磺酸催化合成富马酸二甲酯
与结晶氯化铁一样,对甲苯磺酸同样能催化顺丁烯二酸酐与甲醇的酯化作用,再在Br2作用下光照游离基转化成富马酸二甲酸。当0.10 mol(9.8 g)顺丁烯二酸酐,0.75 mol (30 ml) 甲醇,在0.0013 mol (0.25 g) 对甲苯磺酸作用下回流
3 h ,再加入少量Br2/ CCl
4 ,红外灯照射1
5 min ,可得富马酸二甲酯收率70.8 % ,残留液再加Br2/ CCl4 ,反复光照仍可得少量产品,经 4 次光照总收率可达75 %以上。若按3个单程计算,平均单程收率超过90 %。由于对甲苯磺酸是固体,保管、运输、使用方便,用量少,活性高,对设备的腐蚀及污染均比硫酸小,所以生产上有利用价值。
1.2.6.树脂催化合成富马酸二甲酯
强酸性阳离子交换树脂是一种固体磺酸,来源容易、价廉,对设备无腐蚀性,其本身不会产生环境污染,是当前酯化反应中的优良催化剂,已用于部分酯的合成工业生产中,同样能催化顺丁烯二酸酐的酯化,然后在Br2/ CCl4作用下经光照转化成富马酸二甲酯。其有利条件为:0.1 mol(9.8 g)顺丁烯二酸酐,0.5 mol(20 ml)甲醇,在1.0 g 树脂催化下回流5h ,再在Br2/ CCl4作用下经红外灯光照15
min ,得富马酸二甲酯收率达68.1 % ,接近对甲苯磺酸的催化效果,而且树脂能够重复使用,活性几乎不变,是开发利用顺丁烯二酸酐合成富马酸二甲酯的有效方法,具有工业应用价值。
1.3 甲醇与马来酸催化合成
1.3.1 HCl为催化剂
工艺过程为:加热工业马来酸及甲醇,并在搅拌下滴入浓HCl ,回流30～
45min 异构化成富马酸,继而加入甲醇、催化剂,带水剂,热回流3～5h (75～85 ℃) ,冷却结晶,离心过滤,冰水洗涤晶体,干燥得粗DMF ,用甲醇重结晶得精制(干燥过)DMF ,产率91 % ,熔点102～104 ℃,白色鳞片状,纯度99. 75 %。未重结晶DMF 纯度为92. 4 % ,产率95. 1 %。其投料比马来酸∶HCl∶甲醇(质量比) 为1∶2∶2～2. 5 ,催化剂与带水剂分别为马来酸的1/ 5～1/ 3 与1/ 4～1/ 2 (质量比) 为好。该法经济便宜、工艺简单、操作方便,只是盐酸有相当用量及有腐蚀性,但也适合工业上采用,且催化剂及甲醇可循环利用。
1.4 以糠醛为原料合成 DMF
该法也是两步合成法,第一步是糠醛在催化剂V2O5作用下经KClO3氧化制得富马酸,第二步是富马酸和甲醇酯化制取DMF。糠醛是利用农作物加工的副产品玉米芯、燕麦壳和甘蔗渣等为原料制得的重要有机化工原料,用途广泛。我国的糠醛生产能力达10 万t/ a ,产品的80 %～90 %供应国外市场,但近年来由于国际市场的需求下降,使糠醛生产供大于求。以糠醛为原料,经氧化酯化反应合成DMF 是糠醛的深加工,消耗糠醛的途径,在糠醛出口不景气,价格下跌时,用糠醛为原料制得DMF 为糠醛的深加工开辟了一条良好的途径。
2.合成工艺的选择
O O
H O OH
+2C H 3OH H SO O H 3CO O OCH 3
本文选择以富马酸:甲醇为 1∶2(mol 比) ，浓 H 2SO 4 与富马酸质量比为 0.1∶1 为催化剂，加热升温回流 2h ,得结晶,于甲醇中重结晶 ,得白色晶片产品 ,熔点 102～104℃,产率 92. 5 % ,该产品如在水中重结晶 ,则为白色针状结晶。该法具有酯化产率高、高达80%，工艺操作简单，原料便宜，来源广，生产无污染等优点。而且本法废酸可加氨制成硫酸铵肥料 ,从而可减少处理废酸的开支及污染。
四. 生产工艺流程框图
图1富马酸二甲酯合成工艺流程简易方框图
草图说明
由于此反应为液固相反应，并且催化剂腐蚀性较强,所以选择搪玻璃反应釜。反应放出大量的热,所以须采用换热器进行换热。
由以上流程图可以看出，甲醇与顺丁烯二酸混合后，加入到反应釜中，加热使其反应，等温度升至60℃时，再加入硫酸，作催化剂和吸水剂。自反应器流出的反应液，经冷却后结晶，进入板框压滤机，进行过滤。从压滤机中排出的滤液，用于之前的酯化反应，循环利用。再用蒸馏水洗涤滤饼，除去滤饼上残余反应液。将滤饼溶解于甲醇中，进行重结晶，再过滤收集固体，进行干燥，即得产物富马
酸二甲酯。
五. 物料衡算
1. 已知数据
生产任务：年产200吨富马酸二甲酯
反应原料纯度：顺丁烯二酸 98% 甲醇 98% 硫酸 98%
生产要求：年工作日为300天，间歇生产
2. 顺丁烯二酸与甲醇制备富马酸二甲酯的物料衡算框图
图 1
3. 衡算过程
3.1 物料衡算
年工作日为300天，生产周期为3小时，一天共8个操作周期
工艺生产实验操作产率为79%
反应器中的主要反应方程式：
O O
H O OH
+2CH 3OH H SO O H 3CO O OCH 3
（1） 一个周期需生产富马酸二甲酯的量为：
富马酸二甲酯 m=200×1000/（79%×300×8）=105.5 kg n=105.5/144=0.733 kmol
（2） 一个生产周期所需理论投料量为：
顺丁烯二酸 n=0.733 kmol
m=0.733×116=85.03 kg
甲醇 n=0.733×2=1.466 kmol
m=1.466×32=46.91 kg
硫酸取顺丁烯二酸反应量的9%
硫酸 m=85.03×9%=7.65 kg
（3）一个周期所需实际投料量为：
顺丁烯二酸 m=85.03/98%=86.77 kg
甲醇 m=46.91/98%=47.87 kg
硫酸 m=7.65/98%=7.81 kg
（4）剩余甲醇和顺丁烯二酸的量为：
甲醇 m=47.87-46.91×79%=10.81 kg
顺丁烯二酸 m=86.77-85.03×79%=19.60 kg
将剩余的甲醇用于粗产品的重结晶。
（5）反应釜中生成的水量为 m=1.466×18×79%=20.85 kg （6）物料衡算表：
3.2 热量计算
（1）物质带入设备的总热量Q入：
设进料温度为25℃，反应终止出料温度为80℃
甲醇带入反应器的热量Q1
Q1=M进CpK
=47.87×2.48×298.15
顺丁烯二酸带入反应器的热量Q 2 Q 2=M
进
CpK
=86.77×3×298.15 =77611.43 KJ 硫酸带入反应器的热量 Q 3 Q 3=n
进
CpK
=0.08×138.59×298.15 =3292.98 KJ
带入设备的总热量为 Q 入=Q 1+Q 2+Q 3
=35395.65+77611.43+3292.98
=116300 KJ （2） 反应过程的反应热Q 反应热
表一：热容数据
kj
Q Q Q Q kj
Cpdt n Q kj
Hm n Q kJ
Cpdt n Q R R 3672-1346327091442613463)35.83385.2015.4()298338(2709733.036.369614426)03.85391.4625.2()338298(213298
3382298
338
1=+--=++==⨯+⨯⨯-==-=⨯-=∆=-=⨯+⨯⨯-==⎰∑⎰
（3） 物质带出设备的总热量Q
出
甲醇带出设备的热量Q 1
Q 1=n 出CpK
=10.81×50.69×（273.15+80）/32
=6047 KJ 顺丁烯二酸带出设备的热量Q 2 Q 2=M
出
CpK
=19.6×3×353.15
富马酸二甲酯带出设备的热量Q3
Q3=M出CpK
=83.35×3×353.15
=88305 KJ
水带出设备的热量Q4
Q4=M出CpK
=20.85×4.15×80
=6922 KJ
硫酸带出设备的热量Q5
Q5=n出CpK
=7.81×148.32×353.15/98
=4174 KJ
带出设备的总热量为
Q出=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5
=6047+20765+88305+6922+4174 =126213 KJ
(4)热量衡算表：
六．设备计算和选型
1．反应釜的结构和材质
结构：K型
材质：搪玻璃
2．反应釜中物质的平均密度的计算
表二：物理性质
根据公式1//
m i i ραρ
=∑
其中αi:物质的质量分数
ρi:物料的密度
m i:物料的质量
M:总的物料质量
M=m1+m2+m3=86.77+47.87+7.81=142.45kg
1/ρm=Σαi/ρi
=86.77/(142.45×1.59)+ 47.87/(142.45×0.79)+ 7.81/(142.45×1.84)
=0.8383
ρm=1/0.8383=1.193 g/cm3=1.193 Kg/L
物质的总体积为：M/ρm=142.45/1.193=119.4 L
3．反应釜的计算和选型
（1）确定筒体和封头型式
从该反应的反应条件和反应现象可以得知它是属于带搅拌的低压反应釜类型，根据惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。
（2）确定筒体和封头直径
反应物料先为液-固相类型，后为液-液相类型，查表可得出，H/D
i
为1-1.3。该反应的状态为无泡沫和无沸腾情况，黏度也不大，故可取装料系数η=0.8。
反应釜总体积为119.4L，则反应釜的容积为119.4/0.8=149.25L，取反应釜容积为250L即0.25m3,，考虑到容器不大，可取
反应釜直径估算：D
i =[4V/(π×H/D
i
)]1/3
=[4×0.25/(3.14×1.2)]1/3 =0.643 m
圆整至公称直径标准系列，取D
i
=600 mm。封头取相同内经，其曲面高度由
查表的h
1=150 mm，直边高度h
2
，查表可取25 mm。
（3）确定筒体高度
当D
i =600 mm，h
2
=25mm时，从表查得椭圆形封头的容积V
h
=0.0352 m3，在计
算得筒体每一米高的容积V
1
= 0.2826 m3/m，则筒体高估算为：
H=（V-V h ）/V 1=（0.25-0.0352）/0.2826=0.76 m
取H 为0.7 m ，于是H/D i =1.2 （4）确定夹套直径
查表得：D i =D i +50=600+50=650 mm
夹套头也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。 （5）确定夹套高度
夹套筒体的高度估算：
H i =（ηV-V h ）/V 1=（0.8×0.25-0.0352）/0.2826=0.5832 m 取H i 为600 mm 。
4. 离心泵的选型
25℃下原料液甲醇密度查得 ρ
原料液
=0.79 g/cm 3
设原料液在管路流速为0.2m/s,操作过程中，半小时进料完毕。 进料的体积流量 V S =W F /ρF =95/790= 0.12m 3/h=3.34×10-5m 3/s
管子内经
0.015d m === 所以选用25×4mm 管
实际流速0.18m/s ，相对粗糙度 0.003375，粘度 0.000017。
250.18790
Re 203143
10000.0000175du ρ
μ⨯⨯==
=⨯
查得摩察系数0.027，取管长L=8m 在泵和反应器入口列伯努利方程：
221
1221222e f
P u P u Z H Z H g g g g ρρ+++=+++
以储罐为基准面则：
Z 1=0，Z 2=0，P 1=101.325kPa ，P 2=160kPa ，u 1=u 2 管路中有两个标准弯头2m ，一个角式截止阀6m 。
则流体摩擦阻力扬程损失2
8620.20.0270.0590.0159.82Hf m
++=⨯⨯=⨯
那么：321160101.325
100.0597.647909.8f P P He H m g ρ--=
+=⨯+=⨯
查得型号为ISW100-100的泵的扬程为11m ，流量为62.6m 3/h ，能满足要求，
故选此泵。
换热器有多种形式，但是大致又能分为两类：一类为管式换热器，包括固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器、釜式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式蛇管换热器、套管式换热器、翅片管式换热器；另一类为板式换热器，包括平板式换热器、螺旋板式换热器、板壳式换热器。
由于反应体系温度不大，所以选择固定管板式换热器。因为其造价低，可以减少投资成本。
七. 车间布置设计
1．反应釜的布置
釜式反应器一般用挂耳支承在建(构)筑物上或操作台的梁上;对于体积大、质量大或振动大的设备，要用支脚直接支承在地面或楼板上。两台以上相同的反应器应尽可能排成一直线。反应器之间的距离，根据设备的大小、附属设备和管道具体情况而定。管道阀门应尽可能集中布置在反应器一侧，以便操作。
本文采用间歇式操作，间歇操作的釜式反应器布置时要考虑便于加料和出料。液体物料通常是经高位槽计量后靠压差加入釜中;固体物料大多是用吊车从人孔或加料口加入釜内，因此，人孔或加料口离地面、楼面或操作平台面的高度以800为宜。
2．泵的布置
泵应尽量靠近供料设备以保证良好的吸人条件。它们常集中布置在室外、建筑物底层或泵房。小功率的泵(7kW以下)布置在楼面或框架上。室外布置的泵一般在路旁或管廊下排成一行或二行，电机端对齐排在中心通道两侧，吸人与排出端对着工艺罐。是泵在管廊内(泵房内)的排列方式。泵的排列次序由相关的设备与管道的布置所决定。管廊或建筑物的跨度A由泵的长度和它们奉身的要求所决定。A=6～7m时，可布置一排泵加3m宽的通道;A=10m左右时，可布置两排泵(泵短，A可以减小)。管廊的柱间距月可按泵的布置需要调整，泵出口管位置b要按泵标注。电机端要对齐，吸人端对着吸人罐使吸入管短而直，泵的中心线在管廊柱间均匀排列。泵的周围要留有空间和通道以便安装阀门和管道，控制阀布置在靠近地面或柱子附近，并固定在柱子上。
换热器的热量平衡由于涉及到传热效果，换热面积、流动温差、流动强度等一系列问题，因此，换热器在运行过程中由于热量积累、局部过热、流体结焦或气化而引起的事故比较多。化工厂中使用最多的是列管换热器和再沸器，其布置原理也适用于其他形式的换热器。设备布置的主要任务是将换热器布置在适当的位置，确定支座、安装结构和管口方位等。必要时在不影响工艺要求的前提下调整原换热器的尺寸及安装方式(立式或卧式)。换热器的布置原则是顺应流程和缩小管道长度，其位置取决于它密切联系的设备布置。塔的再沸器及冷凝器因与塔以大口径的管道连接，故应采取近塔布置，通常将它们布置在塔的两侧。热虹吸式再沸器直接固定在塔上，还要靠近回流罐和回流泵。自容器(或塔底)经换热器抽出液体时，换热器要靠近容器(或塔底)，使泵的吸人管道最短，以改善吸入条件。
八．环境保护与安全措施
1．环境保护
（一）“三废”的来源
生产过程中工业废水的主要来源水洗产生的废水；反应生成的废液以及催化剂硫酸、剩下的顺丁烯二酸和甲醇容剂。
（二）治理方法
目前，各部门对三废的治理都极为关注。作为防腐剂的新品种富马酸二甲酯，一定要解决生产中产生的污染，这样才能得到广泛的生产和应用。富马酸二甲酯具有较强的刺激性，对人畜有较大的危害，所以在使用过程中要注意保护自身的安全，针对生产富马酸二甲酯过程中出现的污染，我们定制了以下治理方法：一、把最终的滤液减压精馏，分离甲醇和水，达到循环利用的目的，既能减少污染程度，又能提高经济效益。二、把重结晶的废液再重新处理，提取甲醇，既环保又经济。
2．安全措施
（1）甲醇及防护
甲醇对中枢神经系统有麻醉作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代射性酸中毒。短时大量吸入出现轻度眼上呼吸道刺激症状（口服有胃肠道刺激症状）；经一段时间潜伏期后出现头痛、头晕、乏力、眩晕、酒醉感、
意识朦胧、谵妄，甚至昏迷。视神经及视网膜病变，可有视物模糊、复视等，重者失明。代谢性酸中毒时出现二氧化碳结合力下降、呼吸加速等。神经衰弱综合征，植物神经功能失调，粘膜刺激，视力减退等。皮肤出现脱脂、皮炎等。
密闭操作，加强通风。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱金属等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
（2）硫酸的毒性与防护
硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。对眼睛可引起结膜炎、水肿、角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激症状，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而死亡。口服后引起消化道的烧伤以至溃疡形成。严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等。慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。
储存于阴凉、通风的库房。库温不超过35℃，相对湿度不超过85%。保持容器密封。应与易（可）燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
（3）富马酸二甲酯的毒性与防护
DMF会导致健康损害。根据临床试验，DMF 可经食道吸入对人体肠道、内脏产生腐蚀性损害；并且当该物质接触到皮肤后，会引发接触性皮炎痛楚，包括发痒、刺激、发红和灼伤；对人类的身体健康造成了极大的危害。因此，DMF 的存在成为一种严重威胁。
储存于阴凉、通风、防水、防潮的库房。操作时，操作人员应戴好手套，以防止沾染到富马酸二甲酯。
九. 设计体会
通过约三星期的奋斗过程，我完成了年产200吨的富马酸二甲酯的综合设计，工艺设计其实涵盖了很多内容，是整个工程设计的龙头。物料衡算，热量衡算，时间平衡等是必须清楚的。尤其的热量衡算，也包括反应热的计算。如果反应热不会计算，那是很可怕的。本次综合设计让我开阔了视野，进一步了解了实际生产的知识和需求，这为即将参与社会工作的我提供了一个很好的平台。通过使用网络和图书馆的资源，让我更加懂得信息的重要性；通过不断的思考和斟酌，让我更加独立自主；通过理论与实际的结合，让我很好地把知识学以致用。、在这次设计中，遇到了不少的困难。它所涉及的知识是全面的，包括化工原
理、物理化学、化工设计、化学反应工程、化工工艺制图等。它并不是靠单方面知识完成的，也不是各方面知识的简单加和，而是运用多方面知识的协同作用。设计对我所起的启示很重大。在本次设计中，我清楚认识到自身知识的不够和对实际生产了解的缺乏，今后我一定要从各方面着手来增长见识和阅历，弥补自己的不足，不断适应社会发展的需要。
十．设计结果一览表
物料衡算表：
热量衡算表：
十一. 参考文献
[1]俞善信,雷焕文. 氯化铁催化合成富马酸二甲酯. 化学试剂, 1993 ,15 (6) :374 ,376
[2]蒋先明,蒙贵愫. 磷钨酸催化合成富马酸二甲酯的研究. 化学世界，1995，36（3）：133-135
富马酸二甲酯项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/9919166265.html, 高级工程师：高建
关于编制富马酸二甲酯项目可行性研究报 告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国富马酸二甲酯产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5富马酸二甲酯项目发展概况 (12)
4400吨/年马来酸二甲酯 生产工艺毕业设计 1.前言： 1.1产品性质和生产原理： 1.1.1原料： （1）甲醇 分子式：CH 3 OH 分子量：32.04 g/mol规格：≥99.6（2）顺酐(全名：顺丁烯二酸酐） 分子式：C 4H 2 O 3 分子量： 98.06 g/mol 规格：≥99 （3）催化剂：磷钨酸 中文名称：磷钨酸水合物；分子式：H 3PO 4 0W 12 .xH 2 O 分子量：2880.3 g/mol （4）带水剂：1,2-二氯乙烷 分子式： C2H4Cl2 分子量： 98.97 g/mol 规格：≥99 1.1.2 产物： 马来酸二甲酯 别名：顺丁烯二酸二甲酯 分子式：C 6H 8 O 4 分子量： 144.13g/mol规格：≥99.0%（wt） a.理化性质：无色油状液体，熔点为-19.C:,沸点(101.3 kPa)为 200.49C、相对密度(25T/4`C)为1.1462，能与多种有机 溶剂混溶.25℃时在水中溶解8%(质量分数)，水在马来酸 二甲醋中溶解4.4%(质量分数)［1］，可以均聚或与丙烯酸 醋类、抓乙烯、醋酸乙烯、苯乙烯等共聚。它在香料、增 塑剂、化妆品、粘合剂、涂料方面的应用及由无机酸离 子交换树脂固体酸作催化剂的催化合成，且知复合固体酸 催化剂具易以反应系统分离出回用，活性高，用量少，不 腐蚀又不污染环境。另外马来酸二甲酯加氢还可以得到 1,4一丁二醇和四氢吠辅（THF）产品［2］其中1,4一丁二 醇是生产聚对苯二甲酸丁二醇醋(PBT)的基本原料。 b.用途：可作有机溶剂与为高分子单体和合成树脂的增塑剂， 也作杀虫剂、杀菌剂、防锈添加剂、有机合成中间体，当 与其它物质的共聚物可成多功能性能及用途的涂料、粘合 剂、防缩整理剂等。 1.2生产原理： Ⅰ.工艺原理: 马来酸二甲酯合成反应原理具体试验步骤有二个阶段：首先以甲醇和顺酐为原料，顺酐与过量甲醇混合极易发生酯化反应，顺酐醇解生成顺丁烯二酸单甲酯，单酯化反应在0. 1 MPa、40一60℃条件下进行；此反应过程中顺酐开环结合一分子水因此该反应较为迅速，可不用催化剂；然后顺丁烯二酸单甲酯转化为双酯，是合成马来酸二甲酯的关键步骤，需在固体酸的催化作用下，反应才能进行得比较迅速;另外，由于酯化水不与甲醇共沸，排出体系较为困难，而水的存在会阻止反应向正反应方向进行，因此必须将酯化水排出反应体系才能确保酯化完全。
一．设计任务 1、基本数据 生产任务：年产200吨富马酸二甲酯 反应原料纯度：顺丁烯二酸 98% 甲醇 98% 硫酸 98% 生产要求：年工作日为300天，间歇生产 2、设计内容及要求 （一）内容 1、对富马酸二甲酯反应系统的物料衡算、热量衡算； 2、主体反应设备合成釜的选型计算以及辅助设备的选型计算； 3、绘制物料衡算的工艺流程图（一张）； 4、绘制带控制节点的的工艺流程图（一张）； 5、绘制车间平面布置图（一张）； 6、编制设计说明书（一份）。 （二）具体要求 1、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。 2、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。 二．产品简介 富马酸二甲酯为由甲醇与富马酸或顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酯化而成,简称富马酯(DMF) ,学名反丁烯二甲酯、别名延胡索酸二甲酯,结构式 ( :CHCOOCH3) 2 ,分子式C6H8O4 ,是无色或白色鳞片晶体,熔点102～105 ℃, 常温会升华,无味,略具酯的香味,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯,可溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中,对光稳定,在紫外线及阳光下72 h 基本无变化,110 ℃热 1 h 不分解,对热、碱、盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差,对氧化剂、还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性,对金属无腐蚀性,其水溶液pH 值为 6. 7～7. 3 ,所以DMF 性质稳定。富马酸二甲酯(DMF)是目前国内外研究开发的一种新型防霉防腐剂,具有良好的抑菌杀菌作用,其应用pH 值范围较广(为3～8) ,可在酸性或中性条件下使用,能抑制30 多种霉菌。其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及
富马酸二甲酯的制备 富马酸二甲酯是一种较为新型的防霉保鲜剂，它不仅对常见的黄曲霉、黑曲霉、青霉、木霉、根霉有较强的抑菌作用，而且对酵母菌、枯草杆菌也有很强的抑菌作用。与其它防霉剂如苯甲酸、山梨酸、丙酸钙、脱氧醋酸等比较，富马酸二甲醋用量在大幅减小情况下仍可达到同样的抑菌效果。它广泛应用于饲料、食品、水果、皮革、涂料、纸张等的防霉，具有安全、用量少、使用方便等特点，兼有防虫的效果富马酸二甲酯值大于 2 0 ( 3 0 r l = g ，是低毒性化合物。富马酸二甲酯可由富马酸直接酯化而得，也可由顺丁烯二酸及顺丁烯二酸酐为原料由于顺丁烯二酸酐来源易得，且制得的富马酸二甲酯成本低，本文采用顺丁烯二酸酐经水解异构化、酯化制备富马酸二甲酯得到了较理想的结果。 1.1 富马酸二甲酯的性状 富马酸二甲酯又称为反丁烯二酸二甲酯白色结晶有酯香味，熔点101-104度，沸点193度，溶于乙醇、乙酸乙酯、氯仿、微溶于水常温下可以升华对光和热稳定在紫外线和阳光照射下，加热不分解 1 实验部分 1.1 原料及其规格 顺丁烯二酸酐( 96g/mol,化学纯或工业品)40g（共做9个实验，每个要4g）、甲醇( 化学纯或工业品)150ml、浓盐酸( 化学纯或工业品)16.5ml 、硫酸铁5g、沸石、浓硫酸30ml、 仪器：圆底烧瓶、回流冷凝管、布氏漏斗、温度计、搅拌器 1. 2 主要反应方程式 2 结果与讨论 2 .1 富马酸的制备 在三颈瓶中加入顺丁烯二酸酐40g，40g水，用浓盐酸16.5ml催化剂，在90-95度回流温度下反应，因产物富马酸不溶于水，经过滤烘干即得固体富马酸，本试验采用浓盐酸为催化剂，改变催化剂的加入量，在沸腾回流温度下反应3 h，测定富马酸的摩尔收率，结果见表 1 。 表 1 催化剂用量对富马酸摩尔收率的影响 顺酐/ g 盐酸/ mL 水/ g 温度/ ℃时间/ h 产率/ ( % 19. 6 5 20 90 - 95 1 47. 5 19. 6 8 20 90 - 95 1. 5 94. 8 9. 2 16 50 85 1 75. 7 由表1可见，当催化剂加入量为顺酐重量的1 2 ％～1 5 ％时，富马酸的摩尔收率最高，因此催化剂加入量以顺酐重量的12％为佳 表 5 反应时间对富马酸产率的影响
顺酐合成马来酸二甲酯的新技术 摘要：本文以工业顺酐和甲醇为原料，强酸性大孔阳离子树脂为催化剂，采用固定床反应与催化精馏相结合的技术。实验结果表明：在所筛选树脂催化剂和合适的工艺条件作用下，顺酐的转化率达到100%，马来酸二甲酯的收率达到99%以上。 关键词：顺酐马来酸二甲酯酯化反应催化精馏 马来酸二甲酯(DMM)是一种重要的有机化工原料[1]，能与多种有机溶剂混溶，可用于生产油漆、涂料、杀虫剂、防锈添加剂等。 以往的工业生产中，顺酐酯化反应通常在反应釜内进行，这种方法工艺成熟，但存在原料消耗大，需要大量携水剂，且副反应多，二酯产量低等缺点。特别以硫酸为催化剂时，设备腐蚀严重，后续处理复杂[2]，不符合现今社会的环保要求。 催化精馏工艺是将反应与分离两个过程结合在一个设备中同时进行，精馏塔内生成的水连续不断的被移出反应区，破坏酯化反应平衡，达到深度酯化的目的。相对传统酯化工艺，工艺简单环保，产品收率高。 本试验利用颗粒状强酸性大孔阳离子交换树脂进行了DMM的固定床与催化精馏相结合的酯化合成实验，通过该工艺，顺酐的转化率达到100%，马来酸二甲酯的收率可达到99%以上。 1、马来酸二甲酯合成原理 以顺酐为原料合成马来酸二甲酯需要两步反应。第一步：不需要催化剂作用，顺酐迅速酯化生成单酯。 第二步：单酯转化为双酯。反应速率慢，为平衡可逆反应，是合成顺丁烯二酸二酯的控制步骤。只有在催化剂存在下才能迅速反应。 2、实验 2.1 实验原料 顺酐：天津中河工业级优等品； 甲醇：工业级，纯度大于99.5%。 将顺酐与甲醇以一定的摩尔比混合，在55℃下机械搅拌经3～5h单酯化反应，溶液中大部分为甲醇和马来酸单甲酯，此外还有少量的顺酐、马来酸二甲酯和水。表1 为4：1醇酐摩尔比时酯化实验的原料组成。 机械搅拌反应后形成均相溶液。溶液中大部分为甲醇和单酯，还有少量的顺酐、双酯和水，酯化实验的原料组成见表1。
欧盟内部禁止使用富马酸二甲酯（DMF） 消费品中存在的富马酸二甲酯(DMF)被指责损害健康。欧洲联盟委员会现已立法，有效地禁止欧洲市场使用富马酸二甲酯(DMF)。 富马酸二甲酯(DMF)是一种生物杀灭剂，用于防止霉菌生长，在储存或运输过程中，霉菌将损坏皮革、鞋类或者家具，特别是在潮湿的气候。DMF往往放在固定于家具内部的小包里，或者添加到鞋类包装盒里面，净化内部环境，保护产品免于发霉。通常，这些小包看上去类似常用于皮革制品的放矽胶和无毒干燥剂的小袋子。 在法国，波兰，芬兰，瑞典和英国，消费者出现皮肤刺激，发红和烧伤，在一些严重的情况下，出现急性呼吸困难，据说是因为皮肤接触富马酸二甲酯(DMF)造成的。 欧盟2009年3月17号发布欧盟指令(2009/251/EC)，要求含有富马酸二甲酯(DMF)的产品不能进入市场。这意味着，凡是一件产品或者一件产品的一部分附带一个或者多个袋子，所含DMF重量大于0.1毫克/千克，都不能进入市场。该指令还规定，任何已经进入市场的含有DMF的产品，要在2009年5月1日之前撤回，消费者必须意识到潜在的风险。 警惕出口鞋类产品中的富马酸二甲酯伤人 近日，据法新社报道，中国制造的鞋类产品引起顾客过敏，部分强烈过敏，法国当局展开了相应调查。法国卫生当局相继在各种中国制造的鞋、拖鞋和靴子里发现了防霉剂富马酸二甲酯。为此，检验检疫部门提醒出口鞋类企业，一定要警惕自己出口鞋类产品在生产过程中是否添加了过多富马酸二甲酯，尤其是皮革制品的鞋子，避免由于穿着过程中引起顾客皮 肤过敏、湿疹及灼伤从而导致退货、销毁乃至引发巨额的人身赔偿问题。 富马酸二甲酯(简称DMF)是国内大力发展的防腐防霉剂产品，它能抑制30多种常见的细菌、酵母菌及霉菌，对黄曲霉素的抑制效果特别明显，且其还具有pH范围广、合成工艺简单，价格便宜，防霉效果较好而广泛被用于皮革、鞋类、纺织品等生产、储存、运输等过程的杀菌及防霉整理。根据国内外研究文献记载，富马酸二甲酯实际上是一种低毒性物质，在低剂量使用时，其进入人体能很快变成富马酸而进人体的正常新陈代谢，对人体基本不会造成伤害。然而部分生产商考虑到欧洲潮湿的季风季节，为了达到理想的防霉效果，在某些产品中使用了相当于正常使用量10倍的富马酸二甲酯。由于该物质升华性较强，作为防霉剂放在鞋子材料内的晶体状富马酸二甲酯很容易转化为有毒气体，尤其是在受热的情况下，产生的有毒气体通过鞋子材料接触到皮肤上可引起皮肤过敏、皮疹或灼伤。据美联社及欧洲一些媒体在前段时间报道，在欧洲超过1500人由于使用装有富马酸二甲酯防霉剂的小袋的皮革制沙发及躺椅而引发皮肤过敏及丘疹。在英国超过1000的受害者集体到法庭上述要求600到1000万英镑的赔偿，这也是英国历来由于购买劣质消费品所引起的最大赔偿。 目前，中国鞋类年产量超过100亿双，带动就业超过600万人，年产量占全球总产量的60％，其中出口超过80亿双，中国鞋在美欧进口份额中占比均超过7成。今年前9个月，我国成品鞋出口62.7亿双，金额210亿美元，出口单价同比增长17.4%，全行业继续保持着增长势头。但是，近年来我国鞋类出口因目标市场过于集中而引发多起贸易摩擦，如鞋类出口亦曾遭遇西班牙“烧鞋”事件、意大利“毒鞋”事件及不久前的俄罗斯扣价值8000万温州鞋风波等负面冲击，使“中国制造”的形象屡获质疑。加之此前欧盟对我出口皮鞋几次采取的反倾销措施和各国日趋严厉环保法规，
富马酸二甲酯的合成实验报告 一、实验目的 通过实验掌握有机合成的基本操作技巧，学习并理解富马酸二甲酯的合成原理，以及催化剂种类和配比对合成反应的影响。 二、实验原理 顺丁烯二酸酐（马来酸酐）与甲醇在混合催化剂的作用下，一步合成了富马酸二甲酯。该反应属于典型的酯化反应，通过酸和醇的脱水缩合生成酯。本实验将从催化剂种类及其配比入手，通过设定对比性实验，从而确定合成富马酸二甲酯的最佳工艺条件。 三、实验步骤 1.准备试剂和仪器：顺丁烯二酸酐（马来酸酐）、甲醇、浓硫酸、催化剂（例如硫酸铜、碘化钾等）、烧瓶、温度计、磁力搅拌器、滴管等。 2.设立对照组：分别设立不同催化剂种类及配比的实验组，每组进行平行实验，以增加实验的可信度。
3.按照设定条件进行实验：将顺丁烯二酸酐（马来酸酐）和甲醇按照一定的比例混合，然后加入催化剂，加热至一定温度后维持一定时间。 4.收集产物：将反应混合物冷却至室温，收集产物。 5.分析产物：通过核磁共振氢谱（1H NMR）和红外光谱（IR）等手段对产物进行分析，确定产物的结构和纯度。 6.数据分析：对各组实验的数据进行统计和分析，找出最佳的催化剂种类和配比。 四、实验结果及数据分析 1.实验数据记录：记录每组实验的产物收率、色泽、纯度等数据。 2.数据分析：根据实验数据，分析不同催化剂种类及配比对产物收率、色泽、纯度的影响。例如，可以绘制柱状图或表格来直观地展示各组数据的分布情况。 3.最佳条件确定：通过对数据的分析，找出最佳的催化剂种类和配比，以及最佳的反应条件（如温度、时间等）。 五、结论 根据实验结果和数据分析，我们可以得出以下结论：
《精细化学品化学实验》 重庆理工大学 化学与生物工程学院 ２００９.８
目录 精细化学品化学实验须知 (1) 实验一十二烷基二甲基苄基溴化铵的合成 (4) 实验二乙酸苄酯香料的合成 (6) 实验三抗氧剂双酚A的合成 (8) 实验四液体香波的配制 (10) 实验五羧甲基淀粉醚(CMS)的合成 (12) 实验六富马酸二甲酯（DMF）的合成 (14) 实验七防腐剂苯甲酸的制备 (16)
精细化学品化学实验须知 一、精细化学品化学实验的目的 根据教学计划的规定，精细化工实验是独立设置的专业必修课之一。它与其他专业必修课密切配合，相辅相成，共同完成必须的专业课教学。本课程主要通过实验教学的形式，达到如下目的：(1)使学生在前修实验课的基础上，进一步巩固和提高实验操作技能和现代化仪器设备的使用能力。(2)培养学生综合运用前修课程的知识；正确观察、思考和分析实验过程。(3)使学生养成理论联系实际的作风，实事求是、严格认真的科学态度与良好的工作习惯。 二、精细化学品化学实验的要求 为了保证实验的顺利进行，以达到预期的目的，要求学生必须做到： (1)充分预习。实验前要充分预习教材，同时要查阅有关手册和参考资料，记录各种原料和产品的物性数据，并写出预习报告。实验时教师还要提问，没有写预习报告者和提问时回答不出问题者不得进行实验。 (2)认真操作。实验时注意力要集中，操作要认真，仔细观察各种现象，积极思考，注意安全，保持整洁，无故不能擅自离开实验室。 (3)做好记录。学生必须准备一本实验记录本，及时而如实地记录实验现象和数据，以便对实验现象作出分析和解释，必须养成随做随记的良好习惯，切不可在实验结束后凭回忆补写实验记录。 (4)书写报告。实验结束后应写出实验报告，其内容可根据各个实验的具体情况自行组织。一般应包括：实验日期、实验名称、原料规格、反应原理和方程式、操作步骤、结果与讨论、意见和建议等。报告应力求条理清楚、文字简练、结论明确、书写整洁。 三、实验室注意事项 ( 1 ) 必须遵守实验室的各项规章制度，听从教师的指导。 ( 2 ) 实验过程中应保持桌面和仪器设备的整洁；应使水槽保持清洁畅通，严禁在水槽内丢入任何固体物；废物和垃圾应投入专用的废物箱内；废酸和废碱液应小心地分别倒入废液缸内。
有机实验报告(富马酸二甲酯的制备) 一、实验目的 2.了解了解酯化反应的基本原理和反应条件。 3.学会使用相关实验仪器和设备。 二、实验原理 富马酸二甲酯是甲酯的其中一种，通过酯化反应得到。反应中，甲酸和富马酸缩合成含有羧酸功能基团的二元羧酸，然后与甲醇反应生成甲酯。反应需要使用一定量的酸催化剂，例如硫酸、磷酸等。 反应式： CH3OH + HOOC(CH2)2COOH → CH3OOC(CH2)2COOH + H2O CH3OOC(CH2)2COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + HOOC(CH2)2COOH 三、实验步骤 1. 在滴加漏斗中加入富马酸（0.021 mol）和甲酸（0.018 mol），加入少量丙酮混合。将混合物转移到容量为50ml的圆底烧瓶中，在磁力搅拌下加热至70℃。 2. 在加热过程中，将硫酸（催化剂）加入到滴加漏斗中。 3. 一旦反应混合物达到了70℃，立刻开始缓慢地将硫酸滴加到反应体系中，并保持反应体系在温度为70℃。 4. 滴加约15分钟后，将滴加漏斗中的硫酸完全滴入反应体系中。然后反应体系保持70℃反应，直到反应完成。 5. 至此，反应已经完成，得到的产物为一种无色液态物质。将产物抽取到干燥的烧杯中，并进行蒸馏。蒸馏温度为125~128℃，收集温度在125~128℃之间的产物。 四、实验结果 1. 实验中，滴加了硫酸催化剂之后，反应混合物的温度逐渐上升。当温度达到70℃时，滴加漏斗中的硫酸开始滴入反应体系，继续加热，直到反应完全完成。整个反应体系看起来类似于透明的液体。 2. 经过蒸馏，得到的产物为透明的液体，物质相对分子质量为174.2g/mol，收集率约为82%。
富马酸非索罗定合成工艺流程 The synthesis process of fumaric acid maleic anhydride involves several key steps. First, maleic anhydride is reacted with water to form maleic acid, which is then further reacted with alcohol to produce dimethyl maleate. Next, the dimethyl maleate is hydrogenated to yield dimethyl succinate, followed by hydrolysis to obtain dimethyl fumarate. Finally, the dimethyl fumarate is esterified with methanol to yield fumaric acid. This complex and delicate process requires precise control and careful monitoring to ensure high yield and purity. 对于富马酸非索罗定的合成过程，需要严格控制每一个步骤，确保反应条件的准确性和稳定性。从雄性无水酸到二甲酯和食品级富马酸之间的复杂转化涉及多个中间体的合成和反应，而每一个环节都需要精密的操作和严密的监控。细致入微的实验设计和仔细的工艺控制是保证产物纯度和产率的关键因素。这一合成工艺流程需要工作者具备丰富的化学知识和实践经验，同时具备严密的实验态度和耐心。 In addition to technical expertise, safety precautions must also be strictly adhered to throughout the synthesis process. Many of the
富马酸及其二甲酯实验报告 实验目的：了解富马酸及其二甲酯的性质和反应特点，掌握其制备方法及检测方法。 实验原理： 1.富马酸是一种含羧酸的有机化合物，其化学式为HO2CCH=CHCO2H。由于具有不对称性，因此其有两种异构构型：顺式富马酸和反式富马酸。富马酸在水中会形成环状分子， 称为内酰亚胺。 2.富马酸二甲酯是一种有机酯类，其化学式为(CH3O2CCH=CHCO2CH3)。在甲苯和丙酮 的混合溶剂中可得到两种异构体：顺式富马酸二甲酯和反式富马酸二甲酯。富马酸二甲酯 可用于合成多种化学物质，如涂料、塑料、树脂等。 实验步骤： 1.富马酸制备：取适量顺式富马酸二甲酯，加入1mol/L的乙醇钠溶液中，搅拌30分钟，过滤固体，用乙酸酐水解，得到富马酸。 2.富马酸二甲酯制备：取适量富马酸、甲醇和稀硫酸加入三口瓶中，插入冷却器和磁 力搅拌器，在冰水浴中搅拌反应15分钟，过滤得到去除残留硫酸的混合物。加入适量NaHCO3溶液，使反应停止，并得到富马酸二甲酯。反应式为：HO2CCH=CHCO2H + CH3OH → CH3O2CCH=CHCO2CH3 + H2O 3.检测方法：用红色酚酞-盐酸溶液滴定，可以检测富马酸在酸性溶液中的酸量。用 氢氧化钠-乙酸酐溶液滴定，可检测富马酸二甲酯中羧酸酯的含量。 实验分析：富马酸属于无色晶体，具有酸味，容易溶于水和乙醇，不溶于乙醚和丙酮。富马酸二甲酯为无色液体，具有水果香味，密度为1.13g/ml，沸点为174℃。通过本次实验，我们成功制备了富马酸和其二甲酯，并通过滴定法检测到它们的性质和含量。 实验结论：富马酸和其二甲酯是重要的有机化合物，具有广泛的应用前景。本次实验 通过制备和检测，使我们更深入地了解了它们的化学性质和反应特点。
实验二富马酸二甲酯的制取 实验目的： 通过酯化反应制备富马酸二甲酯。 实验原理： 富马酸二甲酯是一种无色透明的液体，可以作为特定领域的有机溶剂和增塑剂。制备富马酸二甲酯的方法之一就是酯化反应。酯化反应是一种将酸和醇或酚反应生成酯的化学反应，反应需要催化剂存在，催化剂可以是浓硫酸、乙酸或碱醇等。在酯化反应中，酸中含有的羧基和醇或酚中含有的氢氧根离子通过轨道叠加形成新的化学键，形成酯，并形成水。 CH3OH + HOOC(CH3)2 → CH3OOC(CH3)2 + H2O 实验仪器和试剂： 仪器：恒温水浴装置、滴液漏斗、磁力搅拌器、蒸馏装置。 试剂：甲醇、富马酸，浓硫酸。 实验步骤： 1.称取5.00克富马酸，放入干燥瓶内。 2.用滴管向富马酸中滴加5ml浓硫酸，用玻璃棒充分搅拌。 3.将干燥瓶置于恒温水浴中，加热至70℃。 4.向干燥瓶中滴加30ml甲醇，滴加时用玻璃棒搅拌。 5.加热反应，溶液逐渐变为粘稠的无色液体。 6.停止加热，待冷却至室温后再滴加20ml水。 7.将产物倒入蒸馏烧瓶，进行蒸馏。将收集到40-60℃馏分收集到烧瓶内。 8.将所得的产物用干燥管干燥后即可得到富马酸二甲酯。 实验注意事项： 1.反应过程中要避免产生火源，注意安全。 2.滴加浓硫酸时应小心，避免接触皮肤或衣物。
3.蒸馏时要调节温度，收集产品时要切换容器。 4.干燥管中的干燥剂要保持干燥状态。 实验结果： 实验操作得到的富马酸二甲酯为无色透明的液体，与商业上购买的富马酸二甲酯相比，色泽、清澈度和性质等均符合质量标准。 在实验条件下，通过酯化反应制备了富马酸二甲酯。实验操作简单、成本低，得到的 产物品质符合要求。该实验可以作为有机化学实验教学实践之一，帮助学生了解酯化反应 的原理、条件和方法，培养实验操作技能和科学精神。
2024学年湖南省长沙市一中、湖南师大附中高三下学期第二次验收化学试题理试卷注意事项 1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回． 2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置． 3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符． 4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗． 一、选择题（每题只有一个选项符合题意） 1、利用如图所示装置，以NH3作氢源，可实现电化学氢化反应。下列说法错误的是 A．a为阴极 B．b电极反应为：2NH3-6e-=N2+6H+ C．电解一段时间后，装置内H+数目增多 D．理论上每消耗1 mol NH3，可生成1．5mol 2、N A代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是() A．氢气与氯气反应生成标准状况下22.4L氯化氢，断裂化学键总数为N A B．N A个SO3分子所占的体积约为22.4L C．3.4 g H2O2含有共用电子对的数目为0.2N A D．1L 1mol/L 的FeCl3溶液中所含Fe3+数目为N A 3、下列说法中错误的是: A．SO2、SO3都是极性分子B．在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性4、2019年2月，在世界移动通信大会(MWC)上发布了中国制造首款5G折叠屏手机的消息。下列说法不正确的是() A．制造手机芯片的关键材料是硅 B．用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性 C．镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点 D．手机电池工作时，电池中化学能完全转化为电能 5、已知高能锂离子电池的总反应式为2Li+FeS=Fe+Li2S，LiPF6·SO(CH3)2为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废