乙酸正戊酯酯化反应动力学探讨与催化精馏模拟

摘要

在间歇釜式反应器中,以NKC-9阳离子交换树脂为催化剂,对乙酸和正戊醇催化合成乙酸正戊酯的酯化过程进行了研究.实验考察了不同催化剂用量及反应温度对乙酸转化率的影响,同时测定了实验条件下乙酸正戊酯酯化反应的反应动力学数据.采用拟均相模型对实验数据进行关联,得到了平衡常数和反应速率常数的计算式.在本实验条件下,该酯化反应为吸热反应,反应热及正、逆反应活化能分别为8.339kJ/mol、50.191kJ/mol和41.852kJ/mol,平衡常数及正、逆反应速率常数与温度的关系式分别为:8338.854.2173e RT K=-,50191195402.5e RT k=-,41852.221759.6e RT k=-.结合测定的动力学方程,建立了基于严格数学模型的过程模拟计算方法,对乙酸正戊酯催化精馏酯化过程进行过程模拟优化.优化后的操作条件为精馏段板数3、反应段板数9、提馏段板数14、进料位置7、混合进料酸醇摩尔比1.1:1,此时塔釜乙酸正戊酯摩尔分数与正戊醇转化率达到99％以上.