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《北京服装学院》 2010年
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渗透蒸发膜用于酯化反应的研究

张雅琪  
【摘要】:本实验把渗透蒸发膜用于酯化反应当中,用NaA分子筛膜和聚乙烯醇(PVA)膜作为脱水膜,研究了它的渗透蒸发和分离选择特性,以优化酯化反应的操作条件,最大限度的提高酯化产率。 首先用电镜分析了无机膜-NaA分子筛膜和有机膜-聚乙烯醇(PVA)膜的结构特征,并用于乙醇/水二元溶液中考察其分离性能,对原料浓度,压力和温度等工艺参数对于渗透通量、分离因子和渗透蒸发分离指数(PSI)等分离性能的影响进行了分析。然后以乙酸正丁酯的合成为目标反应,系统的考察了渗透蒸发膜用于酯化反应过程中的各种工艺参数,如原料液中酸,醇的摩尔比率,膜面积与反应混合物的体积比率,膜渗透通量的大小,反应分离温度等,对酯化反应的影响。 NaA分子筛膜用于酯化反应的实验结果表明:在反应条件为温度105℃,反应物投料醇酸比为1.5,催化剂用量为原料液总质量5wt%,膜面积与反应液体积比为32.76时,酯化产率达到最高值,与未使用膜反应器的酯化反应相比,酯化产率提高了27.68%,与使用分水器的酯化反应相比,酯化产率也提高了7.64%。 PVA膜对水的优先渗透超过有机物,膜对四种组分的选择性渗透顺序为:水乙酸正丁醇乙酸丁酯,而且这种膜对水具有特殊的选择性。PVA膜用于酯化反应的结果表明,在温度为80-90℃,反应投料醇酸比为1.5,催化剂用量为原料液总质量的5wt%,膜面积与反应液体积比为28.4时,酯化产率达到最高值,与未使用膜反应器的酯化反应相比,酯化产率提高了28.72%,与使用分水器的酯化反应相比,酯化产率也提高了8.98%。 根据物料平衡、酯化反应动力学和四元体系渗透蒸发关联式,建立了渗透蒸发与乙酸丁酯的酯化反应集成过程的数学模型,回归了模型参数,并通过求解模型,可从理论上研究预测四个参数对集成过程的影响。软件求解集成过程动力学微分方程组,并用实验值对计算结果进行对比验证,着重考察各工艺参数对集成过程的影响,从而为工业生产提供参考。
【学位授予单位】:北京服装学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ203

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