氯乙酸鈉兩種合成方法經(jīng)濟(jì)成本分析

摘 要：就合成方法對(duì)氯乙酸鈉產(chǎn)率和純度的影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，合成方法對(duì)氯乙酸鈉產(chǎn)品純度沒(méi)有顯著影響，但對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率有顯著影響。碳酸鈉法制備氯乙酸鈉的產(chǎn)率明顯高于用氫氧化鈉法。經(jīng)成本測(cè)算，碳酸鈉法制備氯乙酸鈉原料成本只相當(dāng)于氫氧化鈉法的65.6％，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：氯乙酸鈉；合成；經(jīng)濟(jì)；成本

中圖分類號(hào)：TU11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2008）02-0289-01

氯乙酸鈉是白色結(jié)晶或粉末，溶于水，微溶于甲醇，不溶于醚、丙酮、苯和四氯化碳。氯乙酸鈉的合成一般采用氫氧化鈉飽和溶液與氯乙酸醇溶液進(jìn)行反應(yīng)的工藝路線。筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該合成路線得到的氯乙酸鈉產(chǎn)品收率非常低（50％左右），導(dǎo)致制造成本過(guò)高，而采用無(wú)水碳酸鈉代替氫氧化鈉飽和溶液，則可以明顯提高產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。本文對(duì)兩種合成方法進(jìn)行了比較，對(duì)產(chǎn)品收率、純度差異進(jìn)行了顯著性分析，核算了原料成本，對(duì)合成路線的經(jīng)濟(jì)效果作出了評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 試劑

無(wú)水乙醇、氯乙酸、氫氧化鈉、無(wú)水碳酸鈉、硝酸銀均為分析純。

1.2 氯乙酸鈉的合成

（1）氫氧化鈉法合成氯乙酸鈉

CH2ClCOOH+NaOHCH2ClCOONa+H2O

稱取一定量的氯乙酸溶于無(wú)水乙醇，攪拌均勻。緩慢加入飽和氫氧化鈉溶液，控制pH值在8-9之間。靜置冷卻，抽濾，烘干，即得氯乙酸鈉白色結(jié)晶。準(zhǔn)確稱重，計(jì)算產(chǎn)率（以氯乙酸計(jì)）。

（2）無(wú)水碳酸鈉法合成氯乙酸鈉

2CH2ClCOOH+Na2CO32CH2ClCOONa+H2O+CO2

稱取一定量的氯乙酸溶于無(wú)水乙醇中，攪拌下加入等摩爾無(wú)水碳酸鈉粉末，不斷攪拌至無(wú)氣體生成。抽濾，烘干，即得氯乙酸鈉產(chǎn)品。準(zhǔn)確稱重，計(jì)算產(chǎn)率（以氯乙酸計(jì)）。

1.3 氯乙酸鈉純度的分析

將3克氯乙酸鈉試樣放入500 ml磨口錐形瓶中，加入40 ml 30%（w/w）氫氧化鈉溶液，裝上冷凝器加熱回流10 min。取下冷至室溫，加70 ml（2+3）硝酸溶液，轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。準(zhǔn)確吸取上述溶液25.00ml于錐形瓶中，加2滴酚酞指示劑，用0.1mol/L的氫氧化鈉溶液滴至略顯粉紅色（調(diào)pH值）。加1ml 5%鉻酸鉀溶液滴定至磚紅色，為終點(diǎn)。

氯乙酸含量（%）=0.1165×250×CVm×25×100

式中：C為硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度，mol/L；V為滴定是消耗硝酸銀溶液的體積，L；m為式樣的質(zhì)量， g；0.1165是1毫摩爾氯乙酸鈉的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 氫氧化鈉法與碳酸鈉法對(duì)產(chǎn)率影響分析

將氯乙酸溶于無(wú)水乙醇中，控制濃度（w/v）分別為12.5％、25％、37.5％、50％和62.5％，完全溶解后按照2.2.方法合成氯乙酸鈉，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，隨著氯乙酸濃度的升高，氫氧化鈉法合成氯乙酸鈉產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)，而碳酸鈉法合成氯乙酸鈉產(chǎn)率呈上升趨勢(shì)，總體比較，碳酸鈉法的產(chǎn)率明顯高于氫氧化鈉法。為了進(jìn)一步比較兩種合成方法在測(cè)定精密度、產(chǎn)率差異方面的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本文進(jìn)行如下分析。

（1）產(chǎn)率精密度顯著性檢驗(yàn)。

為了比較兩種合成在產(chǎn)率上的差異，首先對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行精密度顯著性檢驗(yàn)。樣本方差的計(jì)算公式為：S＝Σ(x-xa)2n-1，式中S為樣本方差，x為樣本中測(cè)定數(shù)據(jù)，xa為樣本中測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值，n為樣本數(shù)。

依據(jù)上述計(jì)算公式和表1數(shù)據(jù)，氫氧化鈉法樣本方差S1＝3.88，碳酸鈉法樣本方差S2＝7.43，兩組數(shù)據(jù)的精密度分析采用F檢驗(yàn)，則F值：

F=S2S1=7.433.88=1.91

兩組數(shù)據(jù)的自由度均為5-1＝4，查表得F0.1（4，4）＝6.39，由于F計(jì)算﹤F表，故兩種合成方法對(duì)產(chǎn)率測(cè)定精密度的影響，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不存在顯著性差異。

（2）產(chǎn)率差異顯著性檢驗(yàn)。

兩種合成方法的產(chǎn)率差異

由表3可知，氫氧化鈉法和碳酸鈉法對(duì)氯乙酸鈉純度影響沒(méi)有顯著性差異。由于產(chǎn)品純度沒(méi)有差異，兩種方法的制造成本主要從原材料成本考慮。

2.3 氯乙酸鈉成本分析

采用氫氧化鈉法和碳酸鈉法對(duì)氯乙酸鈉，成本分析見(jiàn)表4。

備注：氯乙酸8000元/t，無(wú)水碳酸鈉4800元/t，氫氧化鈉2600元/t。無(wú)水乙醇可以回收套用，原料成本不計(jì)其內(nèi)。

由表4可見(jiàn)，無(wú)水碳酸鈉法合成氯乙酸鈉原材料成本為9856元/t，比氫氧化鈉法低5164元元/t，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論 

氫氧化鈉法和碳酸鈉法對(duì)氯乙酸鈉產(chǎn)品純度沒(méi)有顯著影響，但對(duì)產(chǎn)品收率有顯著影響。碳酸鈉法制備氯乙酸鈉產(chǎn)率明顯高于用氫氧化鈉法。經(jīng)成本測(cè)算，碳酸鈉法制備氯乙酸鈉原料成本只相當(dāng)于氫氧化鈉法的65.6％，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。