探究离子交换树脂催化合成乳酸异丁酯和乳酸正丁酯的动力学研究

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1、北京化工大学硕士学位论文离子交换树脂催化合成乳酸异丁酯和乳酸正丁酯的动力学研究姓名：彭少君申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：屈一新20090605摘要离子交换树脂催化合成乳酸异丁酯和乳酸正丁酯的动力学研究乳酸正丁酯是一种重要的香料，广泛应用于食品、个人护理用品、化妆品等行业；乳酸异丁酯作为一种性能优良、用途广泛的溶剂，在食品、医药、染料等领域得到了广泛的应用。本文以阳离子交换树脂为催化剂，对乳酸与异丁醇及正丁醇的酯化反应动力学做了详细的研究。本文研究了两种强酸性阳离子交换树脂WeblystD009和WeblystD80对两种酯化反应的催

2、化性能，发现WeblystD009具有更优的催化性能。考察了外扩散与内扩散对反应速率的影响，实验结果表明，当搅拌速率≥300r／min时，外扩散的影响可以忽略，当催化剂粒径≤1．25mm时，内扩散的影响可以忽略，在确定消除外扩散与内扩散的条件下，进一步考察了催化剂用量、温度和初始反应物摩尔比对反应速率和平衡转化率的影响。分别采用均相模型Pseudo．Homogeneous(PI-I)，非均相模型一Eley—Rideal(ER)与Langmuir-Hinshelwood(U{)对酯化反应的实验数据进行处理与关联，在动力学模型的计算过程中用活度来代

3、替摩尔分数，获得了各个模型的动力学参数，活化能和指前因子。结果表明，考虑了溶液非理想性的三种模型都能很好地描述离子交换树脂催化乳酸与异丁醇及正丁醇酯化的反应过程，当不考虑溶液非理想性时，模型与实验数据之间出现了较大偏差。三种模型中，由于PH模型易于计算，表达简单，被认为是最实用的模型。北京化工大学硕士学位论文关键词：动力学，酯化，乳酸，异丁醇，正丁醇，离子交换树脂nKINETICSTUDYoFESTERIFICATIONOFLACTICACIDWITHISOBUTANOLANDN．BUTANOLCATAI。YZEDBYIoN．EXCHANGER

4、ESINS．ABSTRACTN—butyllactateisanimportantspicewhichisappliedwidelyinfood，personalcareproductsandcosmeticandotherindustries；Isobutyllactate，asanexcellentsolvent，hasalsobeenusedinthefood，medicine，dyesandotherareas．Sothekineticstudyforthesynthesisofisobutyllactateandn-butyllact

5、atehasimportantsignificance．Inthisarticle，thekineticsoftheesterificationreactionsoflacticacidwithisobutanolandn．butanolhasbeenstudiedinthepresenceofacidion—exchangeresins．Thecatalyticcapacityoftwoacidion-exchangeresins--WeblystD009andWeblystD80arecomparedinthetwoesterificati

6、onreactionsoflacticacidwithisobutanolandn-butan01．TheexperimentalresultsindicatedthatWeblystD009hadbettercatalyticperformancethanWeblystD80．Theinfluencesofstirrerspeed，catalystparticlesize，catalystloading，initialreactantmolarratioandtemperatureonthereactionratehavebeenexamin

7、ed．Duetothehighpolarityofisobutanol(n—butan01)，nonidealityoftheliquidphasewastakenintoaccountbyusingactivitiesinsteadofmolarfractionsintheprocessofconstructingthemodels．TheactivitycoefficientswerecalculatedaccordingtogroupcontributionmethodUNIFAC．．1H．北京化工大学硕士学位论文Experimental

8、kineticdatawberecorrelatedbyusingthePseudo．Homogeneous(PI-I)，Langmuir-Hinsh