试析阳离子交换树脂催化合成乙酸甲酯动力学研究

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1、誉天洋大謦硕士学位论文_■■■■嘎■爿随鼍灌■渭■■●li学科专业：化学工程作者姓名：王卉指导教师：许春建副研究员--T-．滂-1-肖T-,-1匝峦吐lI空pr¨‘L2005年1月彼a壮≯4公中文摘要离子交换树脂细粉催化乙酸、甲醇酯化反应制各乙酸甲酯，具有传热传质阻力小、选择性高等优点。本文对用离子交换树脂细粉催化乙酸、甲醇酯化反应动力学进行了研究。实验研究了搅拌速度、离子交换树脂的粒径对反应转化率的影响，实验结果表明：当搅拌速度大于500r／min时，可以忽略外扩散的影响。当催化剂粒径小于0．6mm时，催化剂粒径对转化率没有影响，当催化剂的粒径为0．6mm-I．25mm的催化剂时，

2、转化率明显下降。本文以大孔阳离子为催化剂、在消除内、外扩散影响的条件下，在间歇釜中进行了乙酸和甲醇合成了乙酸甲酯的实验研究，并以拟均相模型对实验数据进行拟和，得到了该反应过程的反应动力学方程。动力学方程中考虑了反应温度、催化剂用量、酸醇比等因素的影响。反应速率随温度的升高而加快，二者符合Arrhenius方程，该反应的活化能为50．31kJ／mol，反应速率与催化剂浓度有关，在实验范围内，反应速率与催化剂浓度呈线性关系。应用上述反应动力学方程对酯化反应过程进行模拟表明，模拟结果和实验结果符合得较好。最后模拟得到酯化反应适宜的反应条件，为工艺设计提供了依据。关键词：乙酸甲酯；酯化反应；

3、动力学；离子交换树脂ABSTRACTEsterificationcatalyzedbyfineparticlesofionexchangeresinisagoodmethodforthesynthesisofmethylacetatebyMethanolandAceticacid．Itholdstheadvantagesofhighmassandheattransferratesandahighselectionofproduct．Inthispaper,thekineticsofesterificationcatalyzedbyfineparticlesofionexchanger

4、esinwasstudied．Theeffectofstirspeedandapertureofion-exchangeresinontheconversionratioWasexperimentallyinvestigated．Theexperimentresultsindicatedthatwhenthestirspeedwashigherthan500r／min，theinfluenceofexternaldiffusioncouldbeeliminated．Whentheapertureofion—exchangeresinislessthanO．6mm．theinfluen

5、ceofintemaldiffusioncouldalsobeeliminated．Whenthecrudecatalystwithaperturerangesfrom0．6—1．25mmwasused，theconversionratiodeclinedevidently．Methylacetatewaspreparedinabatchmodereactorbymethanolwithaceticacidcatalyzedbyamacroporousion—exchangeresin，undertheconditionsthatinternalandextemaldiffusion

6、scouldbeeliminated．Apseudo-homogeneousphasekineticmodelWasdevelopedtodescribetheprocessandtheparametersofthemodelweregainedbyfittingthepredictedvaluewitlltheexperimentaldata．Theeffectoftemperature，catalystloading，moleratioofreactantsonbatchreactionrateWastakenintoaccountinthekineticmodel．Therel

7、ationshipbetweenthereactionrateandtemperaturewasdescribedbytheArrhuniusequationandtheactivationenergyofthepositivereactionEwas50．31kJ／m01．Thereactionrateincreasedlinearlywiththecatalystloadingintheexperimentalrange．Thesimulationof