学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

己二酸二甲酯反应—吸附耦合技术的研究

作　者: 肖传豪
导　师: 周彩荣
学　校: 郑州大学
专　业: 化学工艺
关键词: 己二酸己二酸二甲酯 732强酸性阳离子交换树脂酯化 4A分子筛反应-吸附动力学
分类号: TQ225.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

己二酸二甲酯是非常重要的精细化工产品和化工原料,应用非常广泛,其合成方法是典型的酯化反应工艺,一般采用硫酸、硝酸等无机酸作为催化剂,该法产率较高,但设备腐蚀严重,且排放大量废酸污染环境,不能满足环保的要求。为解决传统酯化方法所带来的各种问题,本课题研究了一种新的酯化工艺,该工艺选用固体的强酸性阳离子交换树脂代替了污染严重的无机酸作为催化剂,采用4A分子筛作为吸水剂,促使酯化反应正向进行,提高酯化率。酯化反应为可逆反应,一般情况下反应进行不彻底,依照反应平衡原理,要提高酯的产量,需要从产物分离出一种成分或使反应物中一种成分过量的方法使反应正向进行。按照化学反应理论,带水剂能与水或反应物之一形成二元或三元共沸物而将水及时带出反应体系,打破了反应的化学反应平衡,使反应向有利于生成酯的方向进行；本文采用反应-吸附耦合工艺,以分子筛作为吸水剂,原料中的甲醇大大过量,且保持一定温度使不断汽化的甲醇携带水,通过冷凝器冷凝后,进入吸附器除掉反应生成的水,除掉水的甲醇循环回到反应器进一步参与酯化反应。该工艺具有过程清洁,条件温和,收率高,产物分离容易等优点,非常适合于精细化学品的工业化生产。本文对反应-吸附耦合法制备己二酸二甲酯的合成工艺及反应表观动力学进行了全面的探讨。首先提出了以己二酸和甲醇为基本原料合成己二酸二甲酯的反应-吸附工艺路线,同时利用单因素法和正交试验设计法相结合的方法,以酯化率为考核标准,考察了各种因素对该合成反应的影响,并优化得到较佳的反应条件,在此条件下酯化率可达96.3%。经比较,732强酸性阳离子交换树脂催化性能优于NKC-9阳离子交换树脂,选用732强酸性阳离子交换树脂进行后续实验,较优反应条件为：醇酸初始摩尔比为6：1；水浴温度为70℃；回流时间为8h；催化剂用量14%(以己二酸质量为基准)。其次,本论文对己二酸二甲酯合成反应的表观动力学进行了探讨。根据反应的相关理论,建立了其表观动力学方程为：其中：CA：己二酸的瞬时物质的量浓度,mol/L；CB：甲醇的瞬时物质的量浓度,mol/L。该方程反映了己二酸、甲醇在732强酸性阳离子交换树脂的催化和4A分子筛吸附的共同作用下,生成了己二酸二甲酯的表观活化能为Ea=23.5583kJ/mol.另外,本论文还建立了一种利用气相色谱技术分析反应物系的方法,此方法采用一阶程序升温,能很好地实现本反应体系中各个组分的分离。综上所述,本文采用单因素实验设计法与正交试验法相结合的方法优化得到了己二酸二甲酯合成反应的较佳工艺条件,探讨了反应的表观动力学,提出了有关产物的分析方法,为工程设计和工业化生产提供了一定的设计参数和理论依据。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-11
1 绪论  11-22
  1.1 己二酸二甲酯的性质及用途  11
  1.2 各种物料的性质及用途  11-15
    1.2.1 甲醇的性质及用途  11
    1.2.2 己二酸的性质及用途  11-12
    1.2.3 4A型分子筛的性质及用途  12-15
    1.2.4 强酸性阳离子交换树脂的性质及用途  15
  1.3 酯化反应的工艺研究  15-19
    1.3.1 酯化反应机理  16
    1.3.2 提高酯化率的方法  16-18
    1.3.3 酯化反应体系  18-19
    1.3.4 酯化反应装置  19
  1.4 论文的研究背景、目的及意义  19-21
  1.5 论文的研究内容  21-22
    1.5.1 催化剂的筛选  21
    1.5.2 探讨己二酸二甲酯合成的最佳操作条件  21
    1.5.3 己二酸二甲酯合成的动力学研究  21
    1.5.4产物的分析  21-22
2 实验材料及分析方法  22-28
  2.1 实验材料  22
    2.1.1 实验药品  22
    2.1.2 实验仪器  22
  2.2 实验步骤  22-27
    2.2.1 催化剂的活化  22-23
    2.2.2 4A型分子筛的活化  23-24
    2.2.3 NaOH标准溶液的配制  24
    2.2.4 己二酸二甲酯的合成  24-26
    2.2.5 产品分析  26-27
  2.3 本章小结  27-28
3 己二酸二甲酯合成工艺条件的优化  28-37
  3.1 单因素试验  28-31
    3.1.1 单因素试验简介  28
    3.1.2 己二酸二甲酯单因素设计与数据处理  28-31
  3.2 正交试验  31-36
    3.2.1 正交试验设计简介  31-34
    3.2.2 己二酸二甲酯的正交设计实验与数据处理  34-36
    3.2.3 优化条件的验证  36
  3.3 本章小结  36-37
4 己二酸二甲酯合成的动力学研究  37-45
  4.1 己二酸二甲酯合成的动力学原理分析  37-39
  4.2 动力学数据的测定  39-40
  4.3 动力学参数的确定  40-43
  4.4 动力学模型的可靠性验证  43-44
  4.5 本章小结  44-45
5 结论  45-46
参考文献  46-49
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果  49-50
致谢  50

己二酸二甲酯反应—吸附耦合技术的研究

内容摘要

全文目录

相似论文