论文摘要
乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂和有机化工基本原料，广泛用于有机合成、油漆涂料、医药、香料、粘接剂等行业。目前国内乙酸乙酯生产企业大多数还是以酸和醇为原料，浓硫酸为催化剂直接酯化法的传统工艺。虽然该传统生产工艺比较成熟，但由于使用浓硫酸作催化剂，易对设备造成腐蚀，易发生局部脱水、醚化、碳化等副反应，影响最终产品的质量和原料的收率。另一方面，传统生产工艺由于受平衡的限制，原料的单程转化率较低。本课题研究将催化精馏技术应用于乙酸乙酯的合成。在商品化的强酸性阳离子交换树脂中，筛选出了对乙酸乙酯合成具有良好催化性能的D072型强酸性阳离子交换树脂。研究了D072型强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酸乙酯的动力学，在消除内外扩散的条件下，催化剂质量为0．017～0．083g（催化剂）·g-1（乙酸），温度范围为53．0℃～74．0℃实验条件范围，合成乙酸乙酯动力学方程：-rA=xmk0e-Ea/RT（CACB-CECW/K）=x0.5509×74534584．79×e-65588.40/RT（CACB-CECW／3．94）对动力学方程进行验证，结果表明在实验范围内由动力学方程计算的结果与实际值符合较好，模型的置信度较高均为98％。对D072型强酸性阳离子交换树脂，采用比表面仪、热分析、红外光谱、X射线衍射等进行了表征，初步探讨了对于催化剂催化活性增强和降低的原因。在原催化精馏技术基础上，改变催化剂加入方式，采用细粉状的强酸性阳离子交换树脂作催化剂并随物料在塔中一起流动，即流化催化精馏技术。以空气-水体系，研究了催化剂细粉存在条件下填料塔的流体力学，结果表明，催化剂细粉对填料塔的压降和持液量没有显著的影响。将催化剂细粉与乙酸进料混合均匀，一同加入到Φ30mm玻璃填料塔内，催化剂与液相混合在塔内流动，并循环使用。考察了催化剂浓度、回流比、进料酸醇摩尔比和进料总流量等条件对流化催化精馏过程的影响。实验结果表明：催化剂质量与乙酸的质量比为0．033g（催化剂）·g-1（乙酸），回流比为3．0：1．0，进料位置为乙醇Y6口进料，乙酸Y2口进料，进料酸醇摩尔比n酸：n醇为2．8：1．0，乙醇进料量为1．0mol·h-1，乙酸2．8mol·h-1,进料总量为3．8mol·h-1．塔顶有机相组成为：乙酸乙酯90．60％，乙酸0．028％，乙醇2．90％，水6．47％。塔顶产品精制后，可获得99％以上纯度的乙酸乙酯，获得的工艺条件和操作参数，为催化精馏合成乙酸乙酯的工程开发打下了良好的理论基础。
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标签：强酸性阳离子交换树脂论文; 乙酸乙酯论文; 动力学论文; 流化催化精馏论文;