丙酸乙酯合成体系中三元汽液平衡研究

摘要

丙酸乙酯不仅可以广泛应用于食品加工、香料工业、溶剂、有机合成反应中间体，还可用于生物燃料的生产，研究丙酸乙酯的合成以及分离纯化具有重要的意义。丙酸乙酯的分离纯化离不开精馏，而丙酸乙酯合成体系中的汽液平衡数据是精馏操作的基础。 本文简单研究了丙酸乙酯的合成反应，找到了最佳反应条件：无水乙醇与丙酸的比例为2:1，乙醇0.2 mol，丙酸0.1 mol，带水剂环己烷5 mL，0.1 mL的浓硫酸催化反应2 h。产品酯化率达到了97.74%，反应收率达到了92.49%。 对七个常压（101.3 kPa）二元体系：乙醇（1）+ 环己烷（2）、乙醇（1）+正己烷（2）、乙醇（1）+ 正辛烷（2）、环己烷（1）+ 丙酸乙酯（2）、正己烷（1）+ 丙酸乙酯（2）、正辛烷（1）+ 丙酸乙酯（2）和乙醇（1）+ 丙酸乙酯（2）的汽液平衡数据进行了测定，采用气相色谱仪对取样进行分析，通过面积校正归一的定量分析方法分析计算确定汽液相组成。选用 Wilson、NRTL 和UNIQUAC模型对七个二元体系进行关联计算，发现UNIQUAC模型不适合本文的七个二元体系，而Wilson和NRTL模型的关联效果比较好，而且通过NRTL模型关联计算出的RMSDy1 最小达到了 0.0103，通过 Wilson 模型计算出的RMSDy1最小达到了0.0104。 对三个常压（101.3 kPa）三元体系：乙醇（1）+ 环己烷（2）+ 丙酸乙酯（3）、乙醇（1）+ 正己烷（2）+ 丙酸乙酯（3）和乙醇（1）+ 正辛烷（2）+ 丙酸乙酯（3）进行了测定，采用气相色谱仪对取样进行分析，通过面积校正归一的定量分析方法分析计算确定汽液相组成。选用 Wilson、NRTL 和 UNIQUAC模型对三个三元体系进行关联计算，发现 UNIQUAC 模型不适合本文的三个三元体系，而Wilson和NRTL模型的关联效果比较好，而且通过NRTL模型关联计算出的RMSDy1最小达到了0.0103，RMSDy2最小达到了0.0050，RMSDy3最小达到了0.0127；通过Wilson模型计算出的RMSDy1最小达到了0.0197。RMSDy2最小达到了0.0130，RMSDy3最小达到了0.0295。NRTL模型相比Wilson模型来说关联效果更好一点。 对七个二元汽液平衡数据进行了热力学一致性检验，结果是：体系乙醇（1）+ 环己烷（2 ）的D?J=?6.0527<10 ，体系乙醇（1 ）+ 正己烷（2 ）的D?J=?8.2780<10，体系乙醇（1）+ 正辛烷（2）的D?J=?21.1228<10，体系环己烷（1）+ 丙酸乙酯（2）的D?J=?7.0637<10，体系正己烷（1）+ 丙酸乙酯（2 ）的D?J=?5.7891<10 ，体系正辛烷（1 ）+ 丙酸乙酯（2 ）的D?J=?9.5990<10，体系乙醇（1）+ 丙酸乙酯（2）的D?J=?8.5722<10。可以发现所有二元体系的D?J<10，汽液平衡数据都通过了热力学一致性检验，所以，在一定程度上说明了本文的实验数据是可靠的，可以将数据直接用于设计化工单元操作，为汽液平衡研究提供了基础数据。

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