强酸性阳离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学研究.pdf

第23卷第3期
化学研究
中国科技核心期刊
2012年5月
CHEMICAL RESEARCH
hxy@henu.edu.cn
强酸性阳离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学研究
刘勇,卫敏2,李西营',高丽1,毛立群1
(1.河南大学化学化工学院,河南开封475004;2.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州450052)
摘要:以强酸性阳离子交换树脂 Amberlyst15作为催化剂,研究了醋酸与正丁醇合成醋酸正丁酯的反应动力
学;考察了搅拌速度、催化剂粒径、温度、催化剂用量,以及酸醇物质的量之比对醋酸转化率的影响;建立了拟均
相动力学模型,对实验数据进行了拟合,并估算了相应的动力学参数.结果表明,由拟均相动力学模型得到的计
算值与实验值吻合较好.
关键词:强酸性阳离子交换树脂;催化;醋酸正丁酯;合成;动力学
中图分类号:TQ032
文献标志码:A
文章编号:1008-1011(2012)03-0050-0
Kinetics study on synthesis of n-butyl acetate catalyzed b
strong acidic cation exchange resin
LIU Yong, WEI Min, LI Xi-ying, GAO Li, MAO Li-qun
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China
2. College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450052, Henan, China
Abstract: The kinetics of the reaction to synthesize n-butyl acetate from acetic acid and butano
in the presence of strong acidic cation exchange resin Amberlyst 15 as the catalyst was studied
The effects of various parameters such as agitation speed, particle size, temperature, catalyst
loading, and molar ratio of acetic acid on the conversion rate of acetic acid were investigated in
detail. Moreover, a pseudo-homogeneous kinetic model was established to fit the experimental
data and to estimate the kinetic parameters. It has been found that the calculated results based
on the pseudo- homogeneous kinetic model agree well with the experimental ones
Keywords: strong acidic cation exchange resin; catalysis; n-butyl acetate; synthesis; kinetics
醋酸正丁酯足一种重要的化工原料,已广泛用于涂料、医药和香料工业.目前工业上合成醋酸正丁酯大
多采用以硫酸为催化剂的工艺路线,但生产过程中存在着副反应多、设备腐蚀严重、污染环境等问题.近
年来,国内外许多学者从事新型绿色催化剂的研究并取得了一定的进展2-7,如阳离子交换树脂2-8、沸石
分子筛、杂多酸、固体超强酸?、离子液体们等,其中阳离子交换树脂作为一类新型的固体酸催化剂,具
有操作简便、反应条件温和、催化剂可再生、无设备腐蚀和环境污染等优点,已被广泛应用于酯化2、水
合-、水解2等工业生产中,.作者以 Amberlyst15强酸性阳离子交换树脂为催化剂,在消除内外扩散
影响的条件下,考察了反应温度、催化剂的量及酸醇物质的量之比对反应速率的影响,建立了酯化反应的动
力学模型,并估算出相应的动力学参数,为醋酸正丁酯的工业化生产提供了基础数据
1实验部分
1.1试剂及仪器
正丁醇、醋酸、氢氧化钠均为分析纯,购自天津市科密欧化学试剂有限公司;强酸性阳离子交换树脂型号
收稿日期:2011-11-1
作者简介:刘勇(1979一),男,讲师,博士,研究方向为催化反应工程.“通讯联系人, E-mail: liuyong@henu,edu,cn