强酸性阳离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学研究.pdf

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1、第23卷第3期化学研究中国科技核心期刊2012年5月CHEMICALRESEARCHhxyj@henu．edu．cn强酸性阳离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学研究刘勇，卫敏。，李西营，高丽，毛立群(1．河南大学化学化工学院，河南开封475004；2．河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450052)摘要：以强酸性阳离子交换树脂Amberlyst15作为催化剂，研究了醋酸与正丁醇合成醋酸正丁酯的反应动力学；考察了搅拌速度、催化剂粒径、温度、催化剂用量，以及酸醇物质的量之比对醋酸转化率的影响；建立了拟均相动力学模型，对

2、实验数据进行了拟合，并估算了相应的动力学参数．结果表明，由拟均相动力学模型得到的计算值与实验值吻合较好．关键词：强酸性阳离子交换树脂；催化；醋酸正丁酯；合成；动力学中图分类号：TQ032文献标志码：A文章编号：1008—1011(2012)03—0050—04Kineticsstudyonsynthesisofn—butylacetatecatalyzedbystrongacidiccationexchangeresinLIUYong，WEIMin，UXi—ying，GAOLi，MAOLi—qun(1．College

3、ofChemistryandChemicalEngineering，HenanUniversityKaifeng475004，Henan，China2．CollegeofFoodScienceandTechnology，HenanUniversityofTechnology，Zhengzhou450052，Henan，China)Abstract：ThekineticsOfthereactiontosynthesize一butylacetatefromaceticacidandbutanolinthepresence

4、ofstrongacidiccationexchangeresinAmberlyst15asthecatalystwasstudied．Theeffectsofvariousparameterssuchasagitationspeed，particlesize，temperature，catalystloading，andmolarratioofaceticacidontheconversionrateofaceticacidwereinvestigatedindetail．Moreover，apseudo—homo

5、geneouskineticmodelwasestablishedtofittheexperimentaldataandtoestimatethekineticparameters．Ithasbeenfoundthatthecalculatedresultsbasedonthepseudo—homogeneouskineticmodelagreewellwiththeexperimentalones．Keywords：strongacidiccationexchangeresin；catalysis；—butylac

6、etate；synthesis；kinetics醋酸正丁酯是一种重要的化工原料，已广泛用于涂料、医药和香料工业．目前工业上合成醋酸正丁酯大多采用以硫酸为催化剂的工艺路线，但生产过程中存在着副反应多、设备腐蚀严重、污染环境等问题【1]．近年来，国内外许多学者从事新型绿色催化剂的研究并取得了一定的进展l_2]，如阳离子交换树脂]、沸石分子筛]、杂多酸¨5]、固体超强酸]、离子液体l_7等．其中阳离子交换树脂作为一类新型的固体酸催化剂，具有操作简便、反应条件温和、催化剂可再生、无设备腐蚀和环境污染等优点，已被广泛应用于酯化

7、、水合、水解“等工业生产中．作者以Amberlyst15强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在消除内外扩散影响的条件下，考察了反应温度、催化剂的量及酸醇物质的量之比对反应速率的影响，建立了酯化反应的动力学模型，并估算出相应的动力学参数，为醋酸正丁酯的工业化生产提供了基础数据．实验部分1．1试剂及仪器正丁醇、醋酸、氢氧化钠均为分析纯，购白天津市科密欧化学试剂有限公司；强酸性阳离子交换树脂型号收稿日期：2011—11—11．作者简介：刘勇(1979一)，男，讲师，博士，研究方向为催化反应工程．通讯联系人，E—mail：liuy

8、ong@henu．edu．cn．第3期刘勇等：强酸性阳离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学研究51为Amberlyst15，购自罗门哈斯公司．HH—S型恒温水浴锅购自常州翔天实验仪器厂，JJ一1A数显电动搅拌器购自江苏省金坛市杰瑞尔有限公司．l／Dl8锥0蠹0【s靠011．2装置和步骤采用间歇搅拌釜式反应器，反应器为装有机械搅拌器、温度计、球