酯交换法制备乙酸正丁酯催化精馏的过程研究

摘要

乙酸甲酯相比其它同系酯类，市场需求较小，而且它常作为工业副产大量出现。而乙酸正丁酯由于其优异的溶解性能，逐步成为甲苯、二甲苯等有毒有害溶剂的替代品，因此市场前景广阔。利用酯交换法将其转化为乙酸正丁酯，为乙酸甲酯提供了一种效益更高的利用方法。
　　本文筛选出Si-3为最优催化剂后，在间歇搅拌釜式反应器中进行了酯交换制备乙酸正丁酯的实验研究。考察了转速、反应温度、催化剂用量、醇酯比等因素对反应过程的影响。将实验数据拟合后得到酯交换反应的动力学方程：r=6291exp(-53643／RT)(αMeOAcαBuOH－αMEOHαBuOAc／K)
　　其中：K=exp(4.15-1.667／T)
　　在动力学研究的基础上，使用化工模拟软件对酯交换催化精馏过程进行了模拟计算。考察了全塔理论级数、进料位置、醇酯比和回流比对催化精馏过程的影响。
　　在自行搭建的催化精馏实验装置中，以乙酸甲酯和正丁醇为原料，采用酯交换法催化精馏制备乙酸正丁酯。催化精馏塔高1.7m，内装负载催化剂的不锈钢θ环填料层1.5m。实验结果显示：乙酸甲酯和正丁醇合适的进料位置为塔釜和距塔顶2/5处，正丁醇进料量为15mL/min，进料醇酯比1:1.2，回流比为1。此条件下正丁醇转化率可达90.17％，塔釜正丁酯含量为86.24%，均高于相关文献报道。同时塔顶中乙酸甲酯含量为22.11%，远离共沸组成点，后续分离过程简易。实验规律与计算机模拟结果吻合较好，为进一步研究提供基础数据。

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符号说明

第一章 绪论

1.1前言

1.2 酯交换概述

1.3反应精馏概况

1.4酯交换法制备乙酸正丁酯催化精馏研究进展

1.5本论文研究内容

第二章 反应动力学研究

2.1 实验部分

2.2 单因素实验结果及讨论

2.3 正交设计对于单因素实验结果的优化

2.4实验数据处理

2.5本章小结

第三章 催化精馏过程模拟和优化

3.1 数学模型的建立

3.2 物性热力学方法

3.3 物性数据

3.4 模拟过程

3.5 模拟结果分析

3.6 本章小结

第四章 催化精馏实验

4.1 实验装置及实验方案

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢