質(zhì)子酸離子液體催化酯交換反應(yīng)精餾研究.pdf

1、建立節(jié)能型和環(huán)境友好型化工過程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是目前化工研究的重要方向。本課題主要研究的是離子液體作催化劑的反應(yīng)精餾過程，反應(yīng)精餾將反應(yīng)和分離集成在同一個裝置中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能；采用綠色溶劑離子液體作催化劑實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好化生產(chǎn)。本文研究了單一離子液體和混合離子液體在乙酸甲酯和正丁醇酯交換反應(yīng)中的催化性能，測定了1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽([HSO3bmim][OTF])和1-磺酸丁基-3-甲基咪唑?qū)妆交撬猁}([HSO3bmi

2、m][p-TS])催化該反應(yīng)的動力學(xué)方程。進(jìn)行了1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([HSO3bmim][HSO4])催化乙酸甲酯和異戊醇酯交換反應(yīng)的動力學(xué)研究，對[HSO3bmim][HSO4]催化該反應(yīng)的反應(yīng)精餾過程進(jìn)行了模擬計(jì)算，并開展了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)，對模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　測定了1-磺酸丁基-3-甲基咪唑氯鹽([HSO3bmim][CL])，N-磺酸丁基吡啶三氟甲磺酸鹽([HSO3bpy][OTF])以及[H

3、SO3bmim][OTF]，[HSO3bmim][p-TS]和[HSO3bmim][HSO4]五種離子液體的酸性，對上述單一離子液體催化乙酸甲酯和正丁醇酯交換反應(yīng)的催化性能進(jìn)行了比較，同時以混合離子液體[HSO3bmim][CL]+[omim][PF6]及[HSO3bmim][p-TS]+[omim][PF6]作為催化劑催化該反應(yīng)，并與單獨(dú)離子液體作為催化劑時的催化性能進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)表明酸性大小與溶解度是影響催化性能的兩個重要因素。<

4、br>　　測定了[HSO3bmim][OTF]和[HSO3bmim][p-TS]催化乙酸甲酯和正丁醇酯交換反應(yīng)的動力學(xué)數(shù)據(jù)，以及[HSO3bmim][HSO4]催化乙酸甲酯和異戊醇酯交換反應(yīng)的動力學(xué)數(shù)據(jù)，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理分別使用了理想均相模型(IH)和非理想均相模型(NIH)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并獲得了相應(yīng)的動力學(xué)方程模型參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明NIH模型能更好的描述兩種反應(yīng)的反應(yīng)速率。
　　根據(jù)殘余曲線圖的分析，提出了一種[HSO3bmim][HSO4

5、]作為催化劑時，乙酸甲酯和異戊醇酯交換反應(yīng)制備乙酸異戊酯和甲醇的反應(yīng)精餾工藝，并對該過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。研究了不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對離子液體反應(yīng)精餾過程的影響，結(jié)果表明該工藝能夠獲得純度較高的甲醇和乙酸異戊酯產(chǎn)物，甲醇和乙酸異戊酯的純度以及乙酸異戊酯的收率隨理論板數(shù)，持液量，回流比的升高而升高，操作過程中存在最佳催化劑用量和最佳進(jìn)料位置。為驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，對工藝中的反應(yīng)精餾塔進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，表明了整個