編號：FTJS10124
篇名：陽離子交換樹脂催化合成乳酸甲酯動力學(xué)研究
作者：劉輝 劉鑫 項文雨 郭凱 劉春江 張青軍
關(guān)鍵詞： 乳酸甲酯 陽離子交換樹脂 固體催化劑 動力學(xué)研究
機(jī)構(gòu)： 天津大學(xué)化工學(xué)院 化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室（天津大學(xué)） 天津大學(xué)浙江紹興研究院
摘要： 工業(yè)化生產(chǎn)乳酸甲酯需要特定催化劑的動力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計算.本文研究了在大孔陽離子交換樹脂DA330的催化作用下,乳酸和甲醇生成乳酸甲酯的反應(yīng)動力學(xué).乳酸甲酯是一種重要的化工生產(chǎn)基礎(chǔ)原料,多用來作為合成香料和農(nóng)藥的原料.隨著化石能源緊缺和環(huán)保要求提高,具有可降解和可再生特性的乳酸甲酯及其高聚物的需求也在與日俱增.乳酸甲酯的連續(xù)化生產(chǎn)是提高乳酸甲酯產(chǎn)量的關(guān)鍵,具有廣闊的研究前景.采用固體大孔陽離子交換樹脂代替?zhèn)鹘y(tǒng)濃硫酸作為催化劑,需要對動力學(xué)方程進(jìn)行重新測定.本文針對乳酸甲酯反應(yīng)體系外擴(kuò)散影響、內(nèi)擴(kuò)散影響、酯化反應(yīng)動力學(xué)、水解反應(yīng)動力學(xué)分別進(jìn)行了實驗.采用氣相色譜對反應(yīng)體系中的乳酸甲酯含量進(jìn)行測定.研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外擴(kuò)散在實驗條件范圍內(nèi)對反應(yīng)速率無明顯影響:以酯化反應(yīng)為例,攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)400 r/min以上時體系內(nèi)催化劑顆粒懸浮程度達(dá)到峰值,外擴(kuò)散不影響酯化反應(yīng)速率;在催化劑顆粒懸浮程度達(dá)到峰值之后,催化劑粒徑大小不影響酯化反應(yīng)速率.反應(yīng)溫度在實驗范圍內(nèi)對反應(yīng)速率呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)影響,酯化和水解實驗數(shù)據(jù)擬合均符合Quasi-Homogeneous模型,最終得到DA330催化條件下的反應(yīng)動力學(xué)。
