乙醇酸甲酯均相催化水解过程研究

摘要

乙醇酸是一种应用广泛的有机化工产品。近年来，随着生物降解新材料等领域对高纯度乙醇酸需求量的不断增加，开发乙醇酸甲酯水解制备乙醇酸的绿色工艺具有重要意义。
　　本文对以硫酸为催化剂的乙醇酸甲酯水解规律进行了研究。首先在间歇反应器内对水解动力学进行测定，考察了硫酸用量、反应温度和水酯比对反应进程的影响。提出了硫酸催化乙醇酸甲酯水解机理，假设机理中的亲核取代为速率控制步骤，建立了乙醇酸甲酯均相催化水解的动力学模型。该动力学模型对硫酸、水以及水解产生的乙醇酸对反应的催化作用进行了定量描述，适用于硫酸催化和自催化过程。
　　基于水解动力学模型，利用Aspen软件分别对硫酸催化下的间歇与连续水解精馏过程进行模拟。通过将模拟结果与实验数据对比，进一步证明了动力学模型可用于反应精馏过程的模拟研究。
　　通过间歇水解精馏模拟研究发现，进料阶段采取适宜的回流比及进料速率可以缩短操作时间；在水酯比5:1，回流比7的条件下，乙醇酸甲酯的转化率可以达到99.5％以上。针对乙醇酸甲酯水解体系，提出了变回流比操作方式，采取水解初期大回流比和水解后期减小回流比操作可明显降低操作能耗。
　　连续水解精馏的模拟计算结果显示，当操作条件为：塔板数17、进料水酯比5:1、回流比4、硫酸加入量为总进料量5wt%时，塔顶甲醇和塔釜乙醇酸的浓度分别为95wt%和48wt%。

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第一章 文献综述

1.1 选题背景及意义

1.2 乙醇酸的合成方法

1.3 水解动力学的研究进展

1.4 反应精馏技术的发展概况

1.5 研究的内容

第二章 乙醇酸甲酯均相催化水解动力学

2.1实验装置与方法

2.2 分析方法

2.3 实验结果及分析

2.4 动力学模型的建立

2.5 小结

第三章 乙醇酸甲酯间歇水解精馏

3.1实验装置与方法

3.2 间歇水解精馏过程模拟

3.3 模拟结果与讨论

第四章 乙醇酸甲酯连续水解精馏

4.1 实验方法

4.2 连续水解精馏模拟与优化

4.3 小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢