工程實(shí)踐訓(xùn)練

1、合 肥 學(xué) 院HEFEI UNIVERSITY2014-2015年第2學(xué)期工程實(shí)踐訓(xùn)練報告評 分姓 名潘 熒學(xué) 號1203022034系 別化學(xué)與材料工程系專 業(yè)化學(xué)工程與工藝班 級12級化工（2）班二零一五年 12 月 28 日目 錄1.概 述31.1巰基乙酸的性質(zhì)與用途31.2巰基乙酸的生產(chǎn)和消費(fèi)情況31.3巰基乙酸的合成工藝簡介31.3.1 海波法41.3.2 硫氨酯法41.3.3 硫服法41.3.4 硫氫化鈉法42. 巰基乙酸鈉的合成52.1實(shí)驗原料與儀器52.2 工藝路線62.3 實(shí)驗步驟62.4 產(chǎn)物照片73. 產(chǎn)品分析檢測93.1試劑和溶液93.2測定方法93.3結(jié)果表示和計算9

2、4 實(shí)驗總結(jié)105 個人感想10參考文獻(xiàn)111.概 述1.1巰基乙酸的性質(zhì)與用途 巰基乙酸鈉(SodiumThioglyeolate,簡稱sTo),又名硫代乙醇酸鈉,是一種微黃色液體,顯堿性,有特殊硫化物氣味,分子式為HScHZCOONa,分子量為114.11,凝固點(diǎn)一16.5e,熔點(diǎn)大于300e,密度為1.3259/cm?？扇苡诩状肌⒁掖?、甲苯和水中,不溶于脂肪烴。 巰基乙酸鈉在空氣中氧化成雙巰基乙酸鈉,是一種較強(qiáng)的還原劑。當(dāng)溶液中存在鐵、銅、鋅和錳等金屬離子時對氧化反應(yīng)起催化作用。1.2巰基乙酸的生產(chǎn)和消費(fèi)情況 (l)國外生產(chǎn)及消費(fèi)情況20世紀(jì)80年代以來,由于TGA的用途不斷地被研究開發(fā)

3、,工業(yè)需求日益擴(kuò)大。1984年美國M&T化學(xué)品公司建設(shè)了500內(nèi)的TGA工業(yè)化裝置后,日本的信越工業(yè)株式會社!電氣化學(xué)株式會社相繼建設(shè)千噸級工業(yè)裝置,西歐的荷蘭、德國等也建有大小不等的TGA裝置。目前國外生產(chǎn)TGA的廠家主要有法國的阿科瑪、美國的陶氏、意大利的Esperis、德國的Brun Boek和Dr.Spiess等。2004年美國TGA的產(chǎn)量為1.24萬t/a,西歐為1.4萬t/a,日本為0.33萬t/a,其中占80%的TGA產(chǎn)品用于PVC穩(wěn)定劑,其余主要用于個人功能性化妝品領(lǐng)域。預(yù)計這些地區(qū)在未來5年TGA的消費(fèi)增長率將保持在3%22。 (2)國內(nèi)生產(chǎn)及消費(fèi)情況 我國20世紀(jì)80年代初

4、開始進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)TGA,多是小企業(yè)小規(guī)模生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量較差,不能滿足下游產(chǎn)品需求,多數(shù)廠家處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。2002年我國TGA年產(chǎn)量不超過6O0t,主要生產(chǎn)廠家有天津市津東化工廠、淄博惠華化工有限公司、濰坊市寒亭區(qū)醫(yī)藥化工廠、湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院實(shí)驗廠、青島澳通礦業(yè)化工有限公司、常州市龍城藥物原料廠和常州市元通精細(xì)化工有限公司等。2004年中國TGA生產(chǎn)能力約為2000t/a,而需求量在5000t/a以上,其中僅用于生產(chǎn)PvC加工穩(wěn)定劑就需近2000t,而用于化妝品生產(chǎn)等領(lǐng)域所需高純度的TGA幾乎全部依賴進(jìn)口,供需矛盾突出。1.3巰基乙酸的合成工藝簡介介紹巰基乙酸的合成工藝. 巰基

5、乙酸鈉的合成一般是用含硫的親核試劑與氯乙酸(鹽)的溶液發(fā)生取代反應(yīng)而得,根據(jù)選用的巰基化試劑不同而有不同的工藝路線,巰基乙酸鈉的合成方法主要有四種:海波法、硫氨酷法、硫脲法和硫氫化鈉法。 1.3.1 海波法 海波法是西北有色金屬研究院開發(fā)的一種合成方法。氯乙酸與碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng),在適當(dāng)溫度下加入硫代硫酸鈉進(jìn)行縮合,然后加入硫化鈉溶液進(jìn)行巰化反應(yīng)得到巰基乙酸鈉。主要化學(xué)反應(yīng)如下: 中和: 2CICHZCOOH+NaCO32CICHZCOONa+CO2+HZO (1.1) 縮合: CICHZCOONa+NH2C(S)NH2H2NCSNHCH2COOH+NaCI (1.2) 巰化: NaSO3SC

6、HZCOONa+NaZS一HSCHZCOONa+Na2S2O3 (1.3) 用海波法合成巰基乙酸鈉質(zhì)量穩(wěn)定,含雜質(zhì)少,成本低。缺點(diǎn)是產(chǎn)品有效含量低,運(yùn)輸成本高,不適合大規(guī)模推廣。 1.3.2 硫氨酯法 硫氨酷是一種國際通用的高效捕收劑,廣泛應(yīng)用于銅!鉆!鎳!金等有色金屬礦山,但在生產(chǎn)過程中有大量廢水產(chǎn)生,嚴(yán)重污染環(huán)境,廢液中主要含有巰基乙酸鈉劉明友提出了一種從硫氨醋生產(chǎn)過程中回收巰基乙酸鈉的方法,該方法就是將生產(chǎn)硫氨酷過程產(chǎn)生的含巰基乙酸鈉的廢水加鹽酸進(jìn)行酸化,然后用乙醚進(jìn)行萃取,有機(jī)相中加入氫氧化鈉進(jìn)行反萃,靜置即得巰基乙酸鈉產(chǎn)品硫氨酷法既消除了環(huán)境污染,又大大降低了巰基乙酸鈉的生產(chǎn)成本。但

7、是該法得到的巰基乙酸鈉產(chǎn)品雜質(zhì)成分復(fù)雜,主要雜質(zhì)硫氨酷是硫化礦的捕收劑,不利于進(jìn)行鋁浮選時作銅礦物和黃鐵礦的抑制劑。 1.3.3 硫服法 氯乙酸鈉與硫脲在水中加熱發(fā)生縮合反應(yīng),生成異硫脲代乙酸鹽,經(jīng)堿性水解得巰基乙酸鈉。 該法容易操作,投資少,適合礦山企業(yè)和中小企業(yè)生產(chǎn),污染少,產(chǎn)品收率較高。但由于硫脲價格比較昂貴,生產(chǎn)成本較高。 1.3.4 硫氫化鈉法 CarinS運(yùn)用硫氫化鉀和氯乙酸鈉反應(yīng)合成巰基乙酸以后,人們在此基礎(chǔ)上研究了用硫氫化鈉和氯乙酸鈉合成巰基乙酸鈉,并得到了不斷改進(jìn)和完善該法用氯乙酸鈉水溶液與硫氫化鈉水溶液相混合,控制一定壓力!溫度和pH值,就可以反應(yīng)生成巰基乙酸鈉50。 硫氫

8、化鈉法在工業(yè)上應(yīng)用較廣,是大規(guī)模生產(chǎn)巰基乙酸鈉的主要方法,其原料來源廣,生產(chǎn)成本低,僅為硫脲法的一半左右該法的主要缺點(diǎn)是副反應(yīng)多,操作過程較難控制。 硫氫化鈉法合成巰基乙酸鈉的關(guān)鍵是抑制副反應(yīng)的發(fā)生我國在巰基乙酸鈉合成研究中,對副反應(yīng)發(fā)生條件的研究不夠充分,因而不能有效地阻止副反應(yīng),使產(chǎn)品收率僅為60%左右。在工藝過程中.,嚴(yán)格控制反應(yīng)條件如反應(yīng)的溫度、壓力和pH值等,可減少副反應(yīng)的發(fā)生,提高巰基乙酸鈉的收率。2. 巰基乙酸鈉的合成2.1實(shí)驗原料與儀器列出實(shí)驗過程中的原料與儀器本實(shí)驗主要原料、藥品的規(guī)格及來源見表2一1,實(shí)驗所用儀器設(shè)備及廠家見表2一2。表2一1原料及化學(xué)試劑一覽表原料及試劑名

9、稱規(guī)格來源氯乙酸(ClCH2COOH）TeCh常州市新都化工有限公司碳酸鈉(Na2CO3)A.R天津市福晨化學(xué)試劑廠氫氧化鈉(NaOH)A.R西安化學(xué)試劑廠碘(I2)A.R天津市河車區(qū)紅巖試劑廠碘化鉀(KI)A.R四川西隴化學(xué)品有限公司硫代硫酸鈉Na2S2O5)A.R天津市瑞金特化學(xué)品有限公司硫脲(NH2C(S)NH2 )TeCh河南宏業(yè)化工有限公司可溶性淀粉A.R四川省彭州市軍樂化工廠鹽酸(HCl)A.R西安化學(xué)試劑廠表2一2實(shí)驗所需儀器設(shè)備儀器廠家三口燒瓶鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司AE24O雙量程電子分析天平MITTLER一TOLEDO公司DW-1型無極恒速攪拌器鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司

10、SHZ一D(III型循環(huán)水式真空泵)鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司PHS一3C數(shù)字酸度計金壇市億通電子有限公司HH一601型恒溫水浴鍋金壇環(huán)宇科學(xué)儀器廠2.2 工藝路線硫脲法合成巰基乙酸鈉工藝流程見圖2一1。氫氧化鈉溶液 水 硫脲氯乙酸中和巰基乙酸鈉水解過濾水洗縮合碳酸鈉 水尿素溶液氯化鈉溶液圖2一1硫脲法合成巰基乙酸鈉工藝流程圖2.3 實(shí)驗步驟(1)稱取一定量的氯乙酸,加水溶解;稱取一定量碳酸鈉,緩慢加入氯乙酸溶液中進(jìn)行中和反應(yīng)；(2)稱取一定質(zhì)量硫脲,常溫下連續(xù)緩慢加入中和液中,升溫,進(jìn)行反應(yīng)；(3)將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾!水洗,排掉濾液,收集濾餅；(4)稱取適量燒堿溶于水,加入濾餅,調(diào)整溫度反應(yīng)一段

11、時間即得產(chǎn)品。2.4 產(chǎn)物照片稱量好物品，并按照實(shí)驗步驟加入溶液溶解，放在反應(yīng)裝置上加熱30min；加熱結(jié)束后冷卻一會后抽濾，得到的白色固體再加入NaOH溶液溶解；用硫代硫酸鈉滴定碘液，顏色逐漸變淺；繼續(xù)用硫代硫酸鈉滴定，溶液變?yōu)闊o色。3. 產(chǎn)品分析檢測3.1試劑和溶液硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液:0.IN(GB6001一72)；碘標(biāo)準(zhǔn)液；鹽酸溶液:1+3；可溶性淀粉；溶液:0.5%。3.2測定方法（1）用移液管移取50mLO.IN的碘液于500mL(I)碘量瓶中,加入1+3鹽酸溶液5mL,用移液管移取試樣原液5mL于50mL容量瓶中,稀釋至刻度搖勻。再用移液管移取10mL該溶液于上述碘量瓶中,用已標(biāo)定的

12、硫代硫酸鈉標(biāo)液滴定,待溶液顏色變淺,加入5mL淀粉溶液,不斷搖動,繼續(xù)滴入硫代硫酸鈉標(biāo)液至藍(lán)色消失變?yōu)闊o色,即達(dá)到終點(diǎn)。（2）按上述同樣方法做空白試驗,記下50mL碘液所消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)。（3）硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗數(shù)N1=(A一B)*N式中: Nl一硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗數(shù)； A一空白所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)； B一試樣所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)； N一硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量數(shù)；3.3結(jié)果表示和計算(l)產(chǎn)品含量計算 式中, X一巰基乙酸鈉質(zhì)量百分含量； 114.11一巰基乙酸鈉克當(dāng)量數(shù)； 一巰基乙酸鈉溶液密度。(2)產(chǎn)品收率計算 式中,V一產(chǎn)品體積； m一原

13、料氯乙酸鈉質(zhì)量； M一氯乙酸鈉克當(dāng)量數(shù)。4 實(shí)驗總結(jié) 氯乙酸鈉硫脲摩爾比的選擇設(shè)計實(shí)驗條件為：反應(yīng)時間30min,反應(yīng)溫度80,加料時間20min,水解反應(yīng)配料比1:1,水解反應(yīng)溫度70,水解反應(yīng)時間100min,氫氧化鈉濃度6.0mol/L,以不同的原料摩爾比進(jìn)行縮合反應(yīng)實(shí)驗,所得實(shí)驗結(jié)果見表2-4。表2-4原料摩爾比對合成疏基乙酸鈉收率的影響實(shí)驗號原料摩爾比巰基乙酸鈉收率/%11:0.972.9421:0.9580.6531:183.0341:1.0583.1551:1.183.19 由表2-4可知,原料硫脲的用量增加,巰基乙酸鈉收率提高,但達(dá)到一定值時增速因硫脲價格昂貴,從經(jīng)濟(jì)性考慮,選

14、擇原料配比范圍為1:0.95-1:1.1.05。5 個人感想通過這個實(shí)驗，對巰基的性質(zhì)及用途有了基本了解，合成方法較為簡單，實(shí)驗過程只需要了解基本的原理及步驟，再加上一定的時間去觀察并拍攝圖片。在這次實(shí)驗中，我學(xué)到很多東西，加強(qiáng)了我的動手能力，并且培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力。特別是在做實(shí)驗報告時，因為在做數(shù)據(jù)處理時出現(xiàn)很多問題，如果不解決的話，將會很難的繼續(xù)下去。我們做實(shí)驗不要一成不變和墨守成規(guī)，應(yīng)該有改良創(chuàng)新的精神。實(shí)際上，在弄懂了實(shí)驗原理的基礎(chǔ)上，我們的時間是充分的，做實(shí)驗應(yīng)該是游刃有余的，如果說創(chuàng)新對于我們來說是件難事，那改良總是有可能的。參考文獻(xiàn)1 楊江海琉基乙酸鈉代替氰化鈉選鋁生產(chǎn)實(shí)踐J中國鉬業(yè).