自上个世纪五六十年代，第一个含氟药物5-氟尿嘧啶被人工合成并成功运用于临床治疗以来，有机氟化学在生命科学领域发挥着越来越重要的作用。氟原子具有电负性强、极化率低、原子半径与氢原子半径相当、能够与碳原子形成强的碳单键等特点，因此赋予了含氟化合物许多独特的物理、化学和生物学性质。在药物化学领域，将氟原子引入药物分子后，通常可以增加原有药物分子的药理活性，改变其溶解度，增加代谢稳定性、亲脂性以及提高生物利用度等。目前，氟原子和含氟基团已被广泛运用于药物分子的设计、合成、以及改造和修饰中。发展有效的合成方法将氟原子或含氟基团引入到目标分子中，具有非常大的意义。

三氟乙酸酐（Trifluoroaceticanhydride），又称三氟醋酸酐，是一种带刺激性气味，易挥发的无色液体。三氟乙酸酐可作为催化剂、脱水缩合剂、化学分析剂、羧基和氨基三氟乙酰化时的保护剂等，被用于有机小分子、医药、农药等的制备和分析。例如，三氟乙酸酐是农药虫螨腈的关键原料^[4]；三氟乙酸酐作为强酸酐在提高聚合反应的速度和产品的收率方面有明显的作用^[7]；作为衍生试剂，应用于柱前衍生高效液相色谱法测定畜肉、果蔬中有毒代谢物和菌素的残留量的检测^[8]等。

目前工业上合成三氟乙酸酐的方法主要有三种。

第一种是通过三氟乙酰氯和三氟乙酸钠的反应制备TFAA。由于三氟乙酰氯沸点较低（沸点：-27 ^oC），工业上其制备、存储和使用极为不便。

第二种是通过使用2，2-二氯乙酸酐作为脱水剂使三氟乙酸脱水而得。但因2，2-二氯乙酸酐昂贵难得，且反应收率也不高，没有太多的工业应用价值。

第三种是通过将五氧化二磷作为干燥剂使三氟乙酸（TFA）脱水制得TFAA。由于五氧化二磷和三氟乙酸都已商品化，廉价易得，该方法已成为工业上制备三氟乙酸酐的主要方法。但该工艺规模化生产也有较大的弊端，首先是五氧化二磷接触到三氟乙酸先生成黏稠的副产物焦磷酸并不断蓄积，而后者又包裹着未反应的原料五氧化二磷，导致反应液凝固或者起粘球状，使搅拌变得非常困难，常常出现反应釜上搅拌器“抱死”现象。其次是副产物的处理繁琐。该种工艺中在蒸馏完三氟乙酸酐后反应釜中的残留物还含有大量未反应完全的三氟乙酸、五氧化二磷及副产物焦磷酸。传统工艺一般加水或磷酸水溶液破坏，但由于残留的五氧化二磷及焦磷酸遇水剧烈反应并发出大量热，该工序需要特别慢和小心，否则有冲料甚至爆炸的危险。此外，该方法产生的废水成分复杂，难以回收或处理。近年来，在通过将五氧化二磷作为干燥剂使三氟乙酸（TFA）脱水制得TFAA的方法基础上，国内专利（CN101108797）采用了五氧化二磷的分次加料方式等措施来避免上述问题，但在实际生产中也难以有实质性的改善。

因三氟乙酸酐具有非常好的开发应用前景，发展温和、高效、廉价、环保的工艺对其进行工业化大生产，具有重要的现实意义。设计合适的车间厂房，安全可靠地生产三氟乙酸酐，显得尤为重要。

本设计选择在上述第三种方法的基础上采用预活化的硅胶为吸附剂，缓解三氟乙酸脱水反应过程中焦磷酸的生成以及黏稠的焦磷酸包裹反应液凝固，从而高效制备三氟乙酸酐的方法。该方法与上述三种方法相比较所具备的优越性有：第一，该方法相对于上述方法一和方法二而言，原料廉价易得，成本低廉，经济效益高，操作规范安全；第二，该方法相对于上述方法三而言，活化硅胶吸附剂的使用克服了单纯使用五氧化二磷作为脱水剂存在的弊端。使用预活化硅胶可以有效吸附生产过程中产生的水，从而减少焦磷酸的生成，以达到缓解黏稠的焦磷酸包裹反应液的目的。

本设计主要根据任务书上三氟乙酸酐的年产量，选择合适的生产工艺，并计算原辅料的需求量和每天的投料量。经物料衡算与能量衡算等原理计算后，选择合适的设备，严格按照GMP规范设计出合理的厂房布置。本设计主要包括工艺流程设计、物料衡算、工艺设备选型计算、车间布置设计，包括水气系统设计、消防系统设计、设备布置、管道布置等。本设计需撰写设计说明书、绘制工艺流程图、主要设备装配图和车间布置图等。

2. 研究的基本内容与方案

（1）三氟乙酸酐合成工艺研究