亚硝酸乙酯溶解度测定及传质研究

论文摘要

亚硝酸乙酯与一氧化碳在常压条件下气相催化偶联制备草酸二乙酯,是一条绿色合成路线。其中,亚硝酸乙酯作为氧化羰基化合成的载氧体,会在反应中有所消耗,需要再生,但再生反应器中的乙醇会溶解部分已经再生成功的亚酯。因此,研究亚硝酸乙酯在乙醇及其水溶液中的热力学溶解行为,对于提高再生产率以及满足工业化生产都有重要意义。本论文研究了亚硝酸乙酯在乙醇-水混合溶剂中的溶解过程,计算了亚硝酸乙酯在混合溶剂中的亨利系数,模拟了亚硝酸乙酯在再生反应器条件下的气相传质系数。研究建立了动力学法测定溶解度的实验装置,验证了装置的可靠性。测定了亚硝酸乙酯在乙醇-水混合体系中的溶解度,考察了温度、压力、氮气流量、溶剂配比四种因素对溶解度的影响;计算了亚酯在混合溶剂中的亨利系数;通过模拟亚酯在再生反应器条件下的气相传质系数,对亚酯在混合溶剂中的传质行为进行了初步研究。实验结果表明:亚酯溶解度范围在10-3～10-2之间,温度、压力、氮气流量、溶剂配比均对亚酯溶解度产生影响,其中压力对亚酯溶解度的影响最为显著,但体系中水的存在会显著降低压力对溶解度的影响;再生反应器条件下,气相传质系数数量级为10-5,液相传质系数数量级为10-3,亚酯在再生反应器中传质过程属于气膜控制。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 亚硝酸酯化学的研究现状与进展
• 1.2.2 亚硝酸乙酯理化性质及相关物质物性数据
• 1.2.3 气体在液体中溶解度的测定方法
• 1.2.4 气体在液体中溶解度测定方法的选择
• 1.3 论文工作的提出
• 第二章 动力学法溶解度的测定与计算
• 2.1 实验原料和试剂
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 亚硝酸乙酯的发生
• 2.2 亚酯溶解度测定装置与流程
• 2.2.1 关键设备参数尺寸
• 2.2.2 实验流程
• 2.3 动态溶解度数据测定原理与计算方法
• 2.3.1 实验测定参数
• 2.3.2 亚硝酸乙酯含量的测定方法
• 2.3.3 亚硝酸乙酯溶解度的测定方法
• 2.4 再生反应器工艺条件对动态溶解度的影响
• 2.4.1 反应温度的影响
• 2.4.2 系统压力的影响
• 2.4.3 氮气流量的影响
• 2.4.4 溶剂配比的影响
• 2.5 小结
• 第三章 亚硝酸乙酯在乙醇－水混合溶剂中的传质研究
• 3.1 亨利定律
• 3.1.1 亨利定律
• 3.1.2 亨利系数的表达形式
• 3.2 亚酯在乙醇－水混合体系下的亨利常数
• 3.2.1 亨利系数的计算方法
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 传质模型的建立
• 3.3.1 建模原理
• 3.3.2 求解方法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 第四章 结论与建议
• 参考文献
• 符号表
• 附录
• 致谢