陽離子交換樹脂催化合成乳酸甲酯動力學研究

編號：FTJS10124

篇名：陽離子交換樹脂催化合成乳酸甲酯動力學研究

作者：劉輝 劉鑫 項文雨 郭凱 劉春江 張青軍

關鍵詞： 乳酸甲酯 陽離子交換樹脂 固體催化劑 動力學研究

機構(gòu)： 天津大學化工學院 化學工程聯(lián)合國家重點實驗室（天津大學） 天津大學浙江紹興研究院

摘要： 工業(yè)化生產(chǎn)乳酸甲酯需要特定催化劑的動力學數(shù)據(jù)進行模擬計算.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動力學.乳酸甲酯是一種重要的化工生產(chǎn)基礎原料,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,需要對動力學方程進行重新測定.本文針對乳酸甲酯反應體系外擴散影響、內(nèi)擴散影響、酯化反應動力學、水解反應動力學分別進行了實驗.采用氣相色譜對反應體系中的乳酸甲酯含量進行測定.研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外擴散在實驗條件范圍內(nèi)對反應速率無明顯影響:以酯化反應為例,攪拌轉(zhuǎn)速達400 r/min以上時體系內(nèi)催化劑顆粒懸浮程度達到峰值,外擴散不影響酯化反應速率;在催化劑顆粒懸浮程度達到峰值之后,催化劑粒徑大小不影響酯化反應速率.反應溫度在實驗范圍內(nèi)對反應速率呈現(xiàn)顯著的正相關影響,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催化條件下的反應動力學。