硫酸氢钠催化合成乙酸乙酯动力学研究

浙江大学材料与化学工程学院 硕士学位论文硫酸氢钠催化合成乙酸乙酯动力学研究 姓名：葛文锋 申请学位级别：硕士 专业：化学工程 指导教师：吴嘉 20090501 浙江大学硕士学位论文 摘要 乙酸乙酯是一

浙江大学材料与化学工程学院硕士学位论文硫酸氢钠催化合成乙酸乙酯动力学研 究姓名：葛文锋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：吴嘉 20090501 浙江大学硕士学位论文摘要乙酸乙酯是一种重要的有机化工原料，同 时也是一种环境友好的绿色溶剂，在化学工业过程中有着广泛的应用，近年来国内 和国外乙酸乙酯的产能与产量都有迅速的增长。乙酸乙醇酯化法一直是乙酸乙酯最 重要的合成方法，特别是在国内，酯化法生产乙酸乙酯工业装置的应用极为普遍。 由于传统的酯化催化剂硫酸不具备环境友好特性，探寻高效且环境友好的新型酯化 催化剂则是近年来工业酯化过程的改进方向。在众多新型酯化催化剂中，硫酸氢 钠作为酯化反应的催化剂具有反应活性高、副反应少、催化剂易分离等优点，是一 种优秀的酯化催化剂。鉴于硫酸氢钠催化合成乙酸乙酯反应动力学的定量研究尚未 见报道，本论文通过大量实验测得了硫酸氢钠催化乙酸与乙醇酯化反应的动力学数 据，并整理归纳导出了动力学方程和动力学参数的定量表达式，为硫酸氢钠催化剂 应用于乙酸乙酯的工业化合成的化学工程设计提供定量计算依据。本论文的研究 表明：在反应的中后期，无论是酯化反应还是它的逆反应一一乙酸乙酯水解反应， 其表观动力学都可以表示为二级反应，反应速率常数可用Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程 —℃ 表征。在本论文研究的温度范围（６０９０）和催化剂质量浓度范围（０．３ —· ２％）内，反应活化能Ｅ。＝４４．６１ｋＪｍｏｌ～，指前因子则为催化剂 · 浓度的指数函数ｋｏ＝１６２．２３ｃ０１４４８ｍ３－ｍｏｌｑ＇ｓ～。在本 论文对硫酸氢钠催化乙醇与乙酸酯化反应速率的研究中，观察到在反应的初期，体 系中水的含量对于酯化反应的反应速率有明显影响，水的存在不仅作为酯化产物使 逆反应速率加大，同时它还对催化剂的催化活性产生明显影响。本论文设计并实 施了一系列实验研究水浓度对酯化反应速率的影响，通过对实验数据的回归分析， 得到了速率常数中的指前因子与水浓度之间的函数关１．４４８系式：ｋｏ【１ ２．４９ｅｘｐ（一ＣＨ２ｄｏ．４５４７）＋１］ｘ１６２．２３６０ｍ３ －ｍＯｌ＂ｌ－ｓ－１。论文还对水浓度影响酯化反应速率的原因进行了初步的探 讨。关缮旃乙酸乙酯；酯化反应；硫酸氢钠；催化动力学浙江大学硕士学位论文Ａ ＢＳＴＲＡＣＴＥｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ（ＥＡ）ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａ ｎｔｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｏｎｅｏｆｔｈｅｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔｆｒｉｅｎｄｌｙｓｏｌｖｅｎｔｓ．Ｉｔｗａｓｗｉｄｅｌ ｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｒｅｃｅｎｔ ? ｌｙ，ｔｈｅｐ颍铮洌酰悖簦椋铮ｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｏｕｔｐｕｔｏｆ ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅ ｄｎｏｔｉｃｅａｂｌｙ．Ｔｈｅｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｃｅ ｔｉｃａｃｉｄｗｉｔｈｅｔｈａｎｏｌｉｓｔｈｅｍａｉｎｍｅｔｈｏ ｄｓｏｆＥＡｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａｎｄｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｗ ｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎＣｈｉｎｅｓｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｂｅｃａｕｓｅ — ｏｆｔｈｅｌａｃｋｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｒｉｅｎｄｌｉ ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ，ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐ ｒｏｃｅｓｓｅｓｈａｓｂｅｅｎｆｏｃｕｓｅｄｏｎｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｆｏｒｔｈｅｎｏｖｅｌｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃａｔａｌｙｓｔｓ