探究混合二元酸中戊二酸的分离及酯化动力学研究

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1、郑州大学硕士学位论文混合二元酸中戊二酸的分离及酯化动力学研究姓名：毛治博申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘国际;雒廷亮20070410郑卅1人学硕士论文摘要混合二元酸(DB∞是己二酸生产过程中的副产品，其中主要成分为丁二酸(SA)、戊二酸(GA)和己二酸(ADA)。文献显示，每生产1000kg己二酸产品一般要产生50～60kgDBA副产物。过去工厂一般将其送进污水处理装置或作填埋处理；近年来，国内对混合二元酸的综合利用作了一些研究工作。由此，研究混合二元酸的分离及利用是具有实际意义的，本文主要研究混合二元酸中戊二酸的分离及其酯化反应动力学。在确定分离方案之前，为了得到实验所需的固

2、液平衡数据，本文用平衡法和动态法分别测定了丁二酸一水、己二酸一水、戊二酸一水、丁二酸一氯仿、戊二酸一氯仿、己二酸一氯仿、戊二酸一甲苯、丁二酸一乙醇、戊二酸一乙醇、己二酸一乙醇这十个体系的溶解度数据。同时确定了以氯仿作为溶剂，用溶剂溶解、过滤、结晶的方法从混合二元酸中分离、提纯戊二酸的分离方案。利用实验数据和matlab程序寻优得到Wilson方程二元交互作用参数，然后将参数代入方程，对各个体系的溶解度进行了预测，Wilson模型对本文各体系溶解度预测值与实验值平均相对误差为10．29％。由于原型UNIFAC模型对本文各体系溶解度的预测值与实验值平均相对误差高达49．21％，需要重新定义新基

3、团。本文将丁二酸、戊二酸和己二酸分别定义成一个新基团，代入实验数据利用c++程序寻优得到新基团的表面积参数和体积参数，同时也得到了新基团与其他基团的交互作用参数。随后将参数代入UNIFAC方程，对各个体系的溶解度进行了预测，得到修正的L肘IFAC模型对本文各体系溶解度预测值与实验值平均相对误差为6．21％。对于本文各体系而言，修正的UNIFAC模型优于Wilson模型。本文酯化反应是以戊二二酸和甲醇为原料，自制磷钨杂多酸为催化剂，甲苯为带水剂，采用均匀设计方法设计合成戊二酸二甲酯的实验方案，并考察醇酸摩尔比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间四个因素对酯化率的影响，最终确定了最优工艺条件：醇

4、酸比4．0：1，催化剂用量3．0％，带水剂24％，反应时间5h。此时可达到的酯化率为85．79％。分别建立了分水和脱水条件下戊二酸二甲酯合成反应的反应动力学模型，证明了在实验条件下其宏观反应动力学符合三级不可逆反应，同时得到了分水和脱水条件下的宏观动力学方程：分水：r=～竺生=2．006×1010e-I[202／TcAc。2『mol，，．min“]讲’。ooar脱水：r=一兰l=2．59×109e-10247／7C。C。2lmold～．min-1关键词：丁二酸戊二酸己二酸溶解度基团贡献模型酯化动力学郑州大学硕十论文ABSTRACTMixeddibasicacid(DBA)isbyprodu

5、ctoftheproductionofadipicacid，andthebasisofDBAissuceinicacid，glutaricacidandadipicacid．Datashowsthat50·60kilogramsofDBAaregotper1000kilogramsadipicacidproduced．ThefactoriesoftensendDBAtothesewagedisposalequipmentsorburyitinthepast．Inrecentyears，someresearchesontheintegrativeutilizationofmixeddibas

6、icacidaredonebydomesticinstitutions．So，itispracticallysignificanttostudytheseparationandutilizationofmixeddibasicacid．Inthisarticle，theseparationofglutaricacidfromDBAandthekineticsofesterificationarestudied．Inordertoobtainsolid-liquidequilibriumdataneededintheexperiments，equilibriummethodanddynami

7、cmethodwereusedtodeterminethesolubilityofseparatesystembeforemakingcertaintheseparationscheme．Thesystemsaresuccinicacid-water,glutaricacid-water,adipicacid-water,succinicacid-chloroform,glutaricacid-chloroform，ad