丁二酸酐

一、丁二酸酐理化性质及应用：C4H4O3，分子量：100.07。无色针状或片状结晶。微溶于冷水和乙醚，溶于热水、乙醇和三氯甲烷。熔点：119.6°C；沸点：261°C。丁二酸酐是重要的精细化工原料，广泛的应用表面活性、制药、食品添加剂以及制药工业的中间体，可用于制造生胃酮、琥珀酰亚胺等药物。

二、生产方式：在实验室有多种方法来合成此化合物，但是对于成本、原料来源和设备等多种因素考虑工业大规模生产此化合物目前主要采用以下几种方式生产

（一）、醋酐脱水法

A、反应机理及方程式

以醋酐为脱水剂进行脱水反应.

OCOOH+COOHOOOOO+CH3COOH

B、反应操作

1、于干燥洁净并装有回流和尾气干燥处理器的反应器中加入丁二酸和醋酐。

2、开启搅拌，水浴加热控温在85-90℃反应2.5小时即停止反应。

3、将反应液趁热放入带盖的结晶器皿中，冷至18-20℃后分离晶体和液体，可用少量石油醚（60-90）淋洗产品。干燥得到产品。

注：此合成方式已经在小试中探索了多个条件的反应，目前从成本和收率等多个因素考虑较为理想的方式是丁二酸和醋酐摩尔比为1:1.3，在85℃左右反应2-3小时，冷却、结晶、过滤、干燥收率在90%以上，产物含量大于99%。（合成1公斤丁二酸酐需要约1.32公斤丁二酸和1.48公斤的醋酐）。

C、设备要求

生产时需要用装备有回流冷却和尾气干燥系统的搪瓷反应釜进行夹套加热反应。后处理结晶后利用离心机离心干燥即得到需要产品。目前公司有500L搪瓷反应釜须进行适当调整即可进行生产。

D、收率及月生产量

利用公司500L搪瓷反应釜进行小规模生产，每天每批量在100-120公斤左右，月产量在2-3吨。可根据公司销售情况适当增加反应设备或采用1000L、2000L、3000L等反应设备进行生产，产量相应放大。

500L搪瓷反应设备配备冷却回流装置等全套价格在3万左右。预计月产量10吨设备投资10万元左右。

E、环保及安全要求

由于此反应原料醋酐和附产物乙酸有刺激性整个操作尽量采用封闭式操作，操作人员

佩戴适当的防护，附产物进行处理后精馏回收。不会对环境和安全有大的影响。

（二）、乙酰氯法

A、反应机理及方程式：

利用乙酰氯作为酰化、脱水生成产物。

OCOOHCl+COOHOO+CH3COOH+HClO

B、反应操作

1、于1L的带冷凝回流装置的烧瓶内，烧瓶内加入丁二酸和乙酰氯，(投料比例按摩尔比，丁二酸：乙酰氯=1：3)。

2、反应混合物于搅拌下加热回流，直至所有固体熔融，保持反应2小时左右。（注：在生产反应时将产生大量的烟雾，主要是氯化氢酸性烟雾，生产时需要进行尾气吸收，否则不能达到环保要求）

3、放出反应液，冷却结晶。过滤晶体。

4、晶体用乙醚洗涤两次。

5、于真空干燥箱中干燥得成品。

据文献报道该方法时生产丁二酸收率不稳定，一般在85-90%，产品纯度一般在85~94%之间，生产能耗较大，设备易腐蚀。目前大多数生产厂家已不再使用此方法生产。

C、设备要求：生产时需要带冷凝回流装置的搪瓷反应釜、耐酸过滤装置、尾气吸收等设备。目前小试车间小试条件具备，如果投放大样，可利用车间内500L搪瓷反应锅进行适当整改及可进行生产反应。

D、收率及月生产量

此路线文献报道收率需要小试进一步验证，目前已进行了小试探索。丁二酸同乙酰氯摩尔比在1:3反应，收率在80%左右。未进行投料比例的小试研究。估计乙酰氯量可有所降低。对于生产可利用公司中试车间500L搪瓷反应釜适当调整即可进行生产，预计生产量2吨/月左右。

E、环保及安全要求

此反应产生大量的氯化氢气体和冰醋酸，需要装备氯化氢气体吸收装置，反应原料乙酰氯有较大的刺激性和腐蚀性因而需要整套反应和处理装置需进行防腐处理等系列工作方能进行生产。

目前此种生产方式已经被逐渐淘汰。

（三）顺丁稀二酸酐催化加氢法

将顺丁烯二酸酐加热熔融后，在160°C、5MPa的条件下，在适当的催化剂条件下催化加氢，生产丁二酸酐。

该方法是目前较为新颖、成本低廉的生产方式，得到的产品纯度高，能耗低。文献报道该方法生产的丁二酸酐每吨成本比其他方法都要低几千元。具体生产过程和反应机理以在《催化氢化法生产丁二酸酐的研究和分析》中有较为详细的阐述，在此不再进行说明。

三、安全注意事项：

根据不同的生产方式将采用不同的处理措施来进行安全防护。

第一种方法采用的是普通化工产品工业生产的常规操作，在操作和生产中做好一般生产要求即可。生产人员进行普通常规培训。

第二种生产方式由于有较大的酸性气体溢出须做好尾气吸收处理系统和一般防护生产要求。生产人员进行普通常规培训。

第三种生产方式由于需要采用高温、高压，并要使用氢气作为反应物，因而在生产时需要独立的生产场地，较高的防护方式，并且生产操作人员需要专业培训持证方能上岗。安全级别要求较高。

四、分析方法： 参照公司企标Q/74364206-3.35-2010执行。

五、生产主要原材料理化参数：

丁二酸：C4H6O4，分子量：118.09。无色或白色晶体，无臭，味极酸。熔点188°C，沸点为235°C。溶于水，不溶于苯。

醋酐：C4H6O3，分子量：102.09。无色透明液体，有强烈的乙酸气味，有酸味，易

燃，有腐蚀性。遇水缓慢的分解成乙酸。

乙酰氯：C2H3ClO，分子量：78.50。无色液体，有刺激性气味。发烟。能与苯等有机溶剂混溶。遇水和乙醇发生剧烈分解，很危险。沸点52°C。

顺丁烯二酸酐：分子式：98.06.白色斜方针状结晶。易升华，有强烈的刺激性和腐蚀性。熔点52.8℃.沸点202℃.遇水缓慢的分解。

六、综合分析

根据以上几种方法的探究，第一和第二种方式无论从原料成本和设备安全等各方面考虑，第一种方法明显优于第二种方法。而醋酐法同氢化法比较各有优势。

醋酐法：生产用原材料成本较之氢化法要高一些，但是生产设备投资、人员要求、生产场地、安全级别要求等相对较低，易形成规模化生产。并且技术部已经过小试探索，工艺条件较为成熟我们只需进行中试验证即可进行规模生产。

顺酐氢化法：生产原料成本较低，但是生产前期生产设备投资较大，操作人员素质要求、生产场地、安全级别等要求较高。目前由于没有小试条件没有进行小试工艺研究。需要定制小试设备进行反应催化剂和条件的选择和验证。需较长时间的条件筛选和工艺优化。