異戊烯酸甲酯催化合成及動力學研究.pdf

1、異戊烯酸甲酯作為重要的精細化工原料被廣泛應用于合成醫(yī)藥、農藥和香料等化工產品中。但是目前的生產工藝合成路線長，污染嚴重，產品中有毒有害物質殘留，投資能耗較大等諸多問題，嚴重影響了異戊烯酸甲酯的生產及應用。隨著市場需求量的逐步增大，有必要對現(xiàn)行生產工藝進行深入研究和改進。本文對酯化催化劑及其相關合成工藝和應用基礎進行了研究，研究結果具有一定的學術理論意義和工程應用前景。
　　 課題對常用酯化催化劑進行了篩選，實驗比較了各催化劑在合

2、成異戊烯酸甲酯反應中的催化活性和適用性。根據(jù)酯化反應體系的不同，選擇適合均相酯化反應體系的催化劑為對甲苯磺酸，適合非均相酯化反應體系的催化劑為732型強酸型陽離子交換樹脂。
　　 以異戊烯酸和甲醇為原料，分別使用對甲苯磺酸和732型強酸性陽離子交換樹脂為催化劑，采用甲醇外循環(huán)吸附除水工藝合成異戊烯酸甲酯。實驗考察了影響酯化率的主要影響因素，優(yōu)化得到了較佳工藝條件。以對甲苯磺酸為催化劑的較佳工藝條件是：催化劑用量10g/mol，醇

3、酸摩爾比n0，(甲醇)/n0，(異戊烯酸)為2.0:1，反應時間5.5h。在較佳工藝條件下，三次平行試驗的平均酯化率為99.44％；以732型強酸性陽離子交換樹脂為催化劑的較佳工藝條件為：催化劑用量22g/mol，醇酸摩爾比n0，(甲醇)/n0，(異戊烯酸)為2.4:1，固定攪拌轉速為800r/min，在加熱回流狀態(tài)下，反應16小時，平均酯化率為99.47％，催化劑重復使用后，再生性能良好。自制了外循環(huán)分子篩填充床做為該酯化工藝除水的設

4、備，研究發(fā)現(xiàn)該工藝過程具有酯化率高、能耗較低、反應器生產能力大和分離過程負荷小等特點。
　　 采用等溫法研究了以對甲苯磺酸為催化劑，異戊烯酸和甲醇直接均相酯化的宏觀動力學。在采用甲醇外循環(huán)除水工藝條件下，可將該反應看作不可逆反應，根據(jù)均相酯化反應的相關理論，建立了該反應在344.15K-352.15K溫度范圍內的宏觀動力學模型，得到的反應速率方程為：
　　 r=-dCA/dt=2.3187×106·e-65494/RTC