陽離子交換樹脂催化合成古龍酸甲酯的研究.pdf

1、2－酮基－L－古龍酸甲酯化反應是工業(yè)化生產(chǎn)Vc過程中的關鍵步驟，現(xiàn)行工業(yè)用催化劑一般都是具有強氧化性的液體酸如濃鹽酸，濃硫酸等。這些催化劑盡管有較高的活性，但是它們的強氧化作用，使得酯化反應中易有副反應發(fā)生，酯的色澤較深，并且酯化反應后需用堿進行中和、過濾、除鹽等過程，操作復雜、步驟繁多，設備腐蝕嚴重。而且整個生產(chǎn)過程中伴有大量污水產(chǎn)生，造成嚴重的環(huán)境污染。此外非均相反應不能連續(xù)生產(chǎn)，在反應的過程中，要不斷的蒸出甲醇和生成的水和流加甲醇

2、，需要消耗更多的能量。因此探索新的適宜的催化劑代替液體酸，具有重要的經(jīng)濟和環(huán)保意義。 本文研究了用陽離子交換樹脂作為催化劑，催化合成2-酮基－L－古龍酸甲酯。從15種強酸性陽離子交換樹脂中，篩選出了一種具有高催化活性的H11型強酸性陽離子樹脂。通過對各種影響甲酯化反應的條件的考察，實驗結果表明：在固定床反應器中，反應溫度為60 ℃，流速為1 ml/min，反應液濃度為0.1 g/ml,樹脂H11 最大轉換率可以達到98％。而且催

3、化劑性能穩(wěn)定，重復反應5次以后，催化性能都沒有降低。 傳統(tǒng)的均相催化理論在研究非均相催化反應的時候，很多時候是不夠準確的。因此采用非均相催化理論對古龍酸的甲酯化反應動力學進行研究。在消除內外擴散的前提下，通過對實驗機理的假設，實驗數(shù)據(jù)的擬合，理論模型的篩選和驗證，發(fā)現(xiàn)古龍酸甲酯化反應的動力學模型符合非均相催化Langmuir- Hinshelwood 模型原理。反應關鍵的控制步驟是被吸附在催化劑表面的古龍酸與被吸附的甲醇所發(fā)生

4、的表面化學反應，然后解離出水和產(chǎn)物古龍酸甲酯，反應活化能32 kJ。實驗還考察了反應溫度，反應物濃度，催化劑濃度等對反應的影響。在實驗條件下動力學模型方程是： 古龍酸甲酯在甲醇溶液中容易結晶，降溫速度是影響晶核成長的最主要因數(shù)，直接影響晶體的大小和質量。攪拌對結晶不利，容易形成不定形粉末。利用本結晶工藝基本上可以有效的控制晶體的大小和質量。在不用攪拌，不加晶種的條件下，降溫速度控制在1.5小時每5 ℃時，晶體形態(tài)最好，收率最高