探析合成甲基叔戊基醚热力学和动力学的研究

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1、天津大学硕士学位论文合成甲基叔戊基醚热力学和动力学的研究姓名：毛炜申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：韩金玉20070101摘要甲基叔戊基醚(TAME)是一种含氧的高辛烷值汽油调和组分，生产TAME原料来源经济、方便，而且使汽油中的烯烃转变成高辛烷值的含氧化合物，大大改善了汽油的燃烧质量。TAME性能更接近于汽油，在目前能源问题日益突出的情况下，TAME对炼油行业具有十分重要的作用和深远的意义。本文以甲醇和混合异戊烯(包括2．甲基．1．丁烯和2．甲基．2．丁烯)为原料，以国产D005II型酸性大孔阳离子交换

2、树脂为催化剂，在高压间歇反应釜中进行醚化反应，研究合成高效汽油添加剂甲基叔戊基醚(TAME)的适宜反应条件以及热力学和动力学参数。通过改变搅拌器转速，催化剂粒径，温度以及初始醇烯比等影响因素，考察TAME收率随时间的变化情况，得出当搅拌器转速达到400rpm时，催化剂外扩散的影响已经基本消除；当催化剂粒径小于0．5mm时，催化剂内扩散的有效因子已经达到0．95，因此可以忽略内扩散的影响；另外，合成TAME的适宜反应温度介于70,-,80℃之间并且更接近80℃，初始原料应按照化学计量系数配比。在50---80℃的温

3、度区间内进行热力学实验，计算出反应平衡常数和反应焓变、熵变、吉布斯自由能等热力学参数，结果与文献值基本一致。本文还对树脂催化剂催化合成TAME的反应机理进行研究，对比了三种应用于本反应体系最广泛的动力学模型，其中LH模型拟合实验结果的效果最好，而均相模型的偏差最大。可见，催化剂表面的双吸附假设更符合合成TAME的反应体系。应用LH模型计算出2．甲基．1．丁烯和2．甲基．2．丁烯合成TAME的活化能分别为88．1kJmorl和102．1kJmorl。关键词：甲醇，异戊烯，甲基叔戊基醚，热力学，动力学，模拟ABSTR

4、ACTTAMEisablendingingredientofakindofoxygen—containinggasolinewithhi咖octanenumberandthesoBrsetoproduceTAMEiseconomicalandconvenient．ThesynthesisofTAMEbywhichwayolefinsinthegasolinealeconvenedtooxygen—containingcompoundswillgreatlyimprovethequalityofcombustion

5、．Undertheconditionthatenergyissueissevereatpresent，itissignificantofTAMEtothefieldofoilrefining．Theetherificationofmethanol(MeOH)with2-methyl-1-butene(2M1B)and2-methyl·-2·-butene(2M2B)catalyzedbythemacroporouscationion-exchangeresin(D005II)wasdevelopedinabatc

6、hreactor．Theoptimumreactionconditions，thethermodynamicandkineticdataforthesynthesisofTAMEwerestudiedinthispaper．TheyieldofTAMEalongwithtimeWasobtainedunderdifferentagitationspeed，catalystparticlesize，temperatureandinitialmolarratio．Astheresultshown，the400rpma

7、gitationspeedissufficienttoavoidexternalmasstransferresistancesandtheeffectivenessfactorofinternalmasstransferisupt0O．95whentheparticlesizeislowerthanO．50mmwhichmeanstheintermalmasstransferisnegelectable．Moreover,theoptimumtemperatureofetherificationreactions

8、forTAMEisalittlelowerthan800Candtheinitialratioofmethanolversusisoamyleneshouldbeaccordingtostoichiometricnumber．Thenthermodynamicexperimentsweredevelopedbetween50oCto80oCtocalculateequil