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阳离子交换树脂催化水解醋酸甲酯的研究

李菊梅  
【摘要】: 聚乙烯醇(PVA)是一种非常重要的化工产品,由其可生产许多高分子合成材料。但在生产聚乙烯醇的过程中常产生大量的副产物醋酸甲酯(MeOAc)(按重量计约为聚乙烯醇的1.7倍)。工业上常将醋酸甲酯水解成乙酸和甲醇用于循环生产聚乙烯醇。因此研究醋酸甲酯的水解工艺对聚乙烯醇的生产有重要意义。 本论文分别研究了G—6104型阳离子交换树脂以散装和包装形式催化水解醋酸甲酯的宏观动力学。 首先在间歇搅拌釜反应器中测定了阳离子交换树脂催化水解醋酸甲酯的宏观动力学,得出了消除内外扩散影响的水解反应速率数据,归纳得到了实验条件下的动力学模型方程:用非线性最小二乘优化法估值得到了模型参数值,将9组不同反应条件下的实测数据与模型计算值进行了比较,发现其最大平均相对误差为7.5%,能满足工程放大的要求。得出可用Langmuir—Hinshelwood吸附理论描述该反应过程的反应机理,其控制步骤是吸附在催化剂表面的醋酸甲酯同未吸附的水所发生的表面反应。 同时研究了反应温度、催化剂浓度及水酯摩尔比等对醋酸甲酯转化率的影响,实验表明醋酸甲酯转化率随反应温度、催化剂浓度以及水酯摩尔比的增大 WviAq4+q4dsA 而增大。反应速率常数与温度的阿累尼乌斯关联式和表观活化能为: —·—L·、-。-6.285 X 10” k=6.18X10”exp(一二二二二二二二二)(L/h·g干催化剂) RT·、_ E=62.85 kJ/mOI 其次,自行设计了一套能反映流体在精馏塔中实际流动情况的循环恒温反应 装置,测定了催化水解精馏塔中所用催化剂包的效率因子,得到催化剂包效率 因子和液体流量的经验关联式: n包=0刀5刀L十0.叩刀 最后,在实验塔中研究了催化精馏水解醋酸甲酯的影响因素,发现反应物 流量增大会使水解率降低,进料位置对水解率亦有显著影响,醋酸甲酯在反应 段底部进料,水从反应段顶部进料为最佳进料方法。


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